¿Está el planeta X relacionado con extinciones masivas?

Varias veces durante la historia de nuestro planeta, la vida casi desapareció totalmente. Pero todavía no sabemos la causa... ¿o sí?

Representación artística de un planeta rocoso bombardeado por cometas.

© NASA/JPL-Caltech

El “Planeta Nueve”, un mundo masivo que ha sido propuesto para explicar las órbitas arracimadas de una media docena de remotos asteroides del Cinturón de Kuiper, podría tener también un lado obscuro. Las periódicas extinciones masivas de la Tierra, tal como aparecen en el registro fósil global, podrían estar relacionadas con este hipotético planeta, según una investigación publicada por Daniel Whitmire, un profesor retirado de astrofísica y miembro del Departamento de Ciencias Matemáticas de la Universidad de Arkansas.

La evolución de las estrellas

Las estrellas, tal como los seres vivos, también nacen, viven y mueren... a su propio ritmo.

La historia vital de una estrella, desde su nacimiento hasta su muerte, depende principalmente de su masa inicial y, en menor grado, en su composición.

La evolución de las estrellas depende casi exclusivamente de su masa inicial. Las más pequeñas viven mucho y bastante tranquilamente, mientras que las más masivas tienen vidas cortas, intensas y violentas.

© Chandra/SETI

El tiempo que vivirá es más o menos proporcional a 1/M*2,5, donde “M” es la masa estelar, de modo que, por ejemplo, si doblamos la masa su lapso vital se verá disminuido en un factor de más de 5, y si multiplicamos la masa por 10, su expectativa de vida se acortará en un factor de aproximadamente 300. Sucintamente, la evolución de las estrellas se puede ver en el diagrama Hertzsprung-Russell (o diagrama HR).

¿Gran Explosión o Gran Rebote?

¿Qué hubo antes de que naciera nuestro universo?

Es posible que el Big Bang (o Gran Explosión, aunque los científicos siempre utilizan el nombre en inglés) no haya sido el comienzo del universo, sino simplemente el comienzo de una serie infinita de universos. Dos conceptos fundamentales de la física, que explican ambos y de muchas maneras la naturaleza del universo, han sido difíciles de reconciliar uno con el otro.

Representación artística del Gran Rebote (Big Bounce): un nuevo universo surge del momento final de un universo anterior.

© Pat Rawlings/SAIC

Unos investigadores europeos han desarrollado un método matemático para lograrlo, de modo que tenga el potencial de explicar lo que había antes del Big Bang.

Cosmología 03: El Final

La tercera y última parte de una brevísima historia del universo

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.

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.

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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Cosmología 02: el presente

Y el universo comenzó a evolucionar...

En un artículo anterior discutíamos sobre los primeros momentos, controvertidos y plenos de sucesos, que siguieron al nacimiento de nuestro cosmos. Hoy en día, al mirar a nuestro alrededor, sabemos que en el transcurso de unos pocos miles de millones de años el universo se transformó desde una abrasadora amalgama de diminutas partículas elementales a una vasta y organizada inmensidad bullente de estructuras de gran escala. ¿Cómo es que llegó a suceder algo así?

Mapa de la radiación cósmica de fondo de microondas. © WMAP Team

Recapitulemos. Cuando interrumpimos el relato, el universo era una sopa caótica de materia simple y de radiación. Un fotón no podía viajar muy lejos sin colisionar y ser absorbida por una partícula cargada, excitándola y siendo re-emitido después, para simplemente volver a repetir el ciclo una y otra vez.

Después de unos tres minutos, la temperatura ambiente había descendido lo suficiente como para que esas partículas cargadas (protones y electrones) podían comenzar a reunirse y a formar núcleos estables.

Pero a pesar de esa caída de temperatura, las cosas estaban todavía lo suficientemente calientes como para estos núcleos comenzaran a combinarse para formar elementos más pesados. Durante los pocos minutos siguientes, el universo cocinó varios isótopos de hidrógeno, helio y litio en un proceso conocido comúnmente como “nucleosíntesis”.

A medida que el tiempo corría y que el universo se expandía aún más, estos núcleos lentamente capturaron a electrones de los alrededores hasta que los átomos neutros dominaron el paisaje. Finalmente, después de unos 300 000 años, los fotones pudieron viajar libremente por el universo sin que partículas cargadas se interpusieran en su camino. La radiación de fondo de microondas que los astrónomos observan actualmente es en realidad una luz reliquia de ese preciso momento, estirada a lo largo del tiempo a causa de la expansión del universo.

Si se observa una imagen del Fondo Cósmico de Microondas, más arriba, se verá un patrón de manchas coloreadas que representan anisotropías en la temperatura de fondo del cosmos. Estas diferencias de temperatura surgieron originalmente de diminutas fluctuaciones cuánticas que fueron infladas dramáticamente en el universo muy temprano.

A lo largo de los siguientes pocos miles de millones de años, las regiones ligeramente más densas en el tejido del espacio-tiempo atrajeron más y más materia, tanto bariónica (la clase de la que estamos hechos todos nosotros) como oscura, bajo la influencia de la gravedad.

Algunas regiones llegaron a ser finalmente tan calientes y densas que pudieron comenzar la fusión nuclear en sus corazones. De esa forma, en una delicada danza entre la gravedad externa y la presión interna, nacieron las primeras estrellas.

La gravedad continuó con su tirón, arrastrando grupos de galaxias para formar galaxias, y luego grupo de galaxias para formar cúmulos galácticos. Algunas estrellas masivas se colapsaron formando agujeros negros, y otras se volvieron tan pesadas e hinchadas que estallaron, arrojando restos ricos en metales hacia todas direcciónes.

Hace unos 4700 millones de años, algo de este material se encontró orbitando una poco conspicua estrella de la secuencia principal, creando planetas de todos los tamaños, formas y composiciones: nuestro sistema solar.

Miles de millones de años de geología y de evolución después, aquí estamos. Y allí está el resto del universo. Es una historia bastante impresionante. ¿Pero qué pasará después? ¿Y cómo sabemos que toda esta teoría está incluso cerca de ser correcta? Asegúrense de volver por aquí, y pronto lo descubrirán.

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Artículo original: “Cosmology 101: The Present”
Por: Vanessa D'Amico
Fecha: Marzo 09, 2011
Enlace con el artículo original: aquí
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Una flor en Cefeo

Imágenes celestes: estrellas jóvenes reunidas en la nebulosa NGC 7129, por Spitzer.

Racimo de estrellas jóvenes en NGC 7129. © NASA/JPL/Caltech/Harvard-Smithsonian CfA

Un día gris en Jaca. La Peña de Oroel nos abriga con su sombra helada, y sobre los Pirineos cubiertos de nieve el viento sopla fuerte: es un escenario algo tristón.

Peña de Oroel, nevada. © H.Rizzo

Tengo un poco descuidado a este blog, y el momento es el justo para volver a mi vieja serie de Imágenes Celestes, con una visión de alegría juvenil como la que nos regala el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, en una fotografía conmemorativa del Día de San Valentín: un racimo en forma de capullo de rosa dibujado por un conjunto de estrellas jóvenes y brillantes en la nebulosa conocida como NGC 7129, localizada a unos 3300 años-luz de distancia en la dirección de la constelación de Cefeo.

Un censo reciente del grupo revela la presencia de 130 estrellas jóvenes. Se formaron a partir de una masiva nube de gas y polvo que contiene suficiente materia prima como para crear un millar de estrellas tipo Sol. En un proceso todavía poco comprendido, algunos fragmentos de esta nube molecular se volvieron tan fríos y densos que colapsaron sobre sí mismos hasta convertirse en estrellas. Se piensa que la mayoría de las estrellas de nuestra Vía Láctea se formaron en racimos similares.

Esta imagen del Telescopio Espacial Spitzer se obtuvo con un conjunto de cámaras infrarrojas sensibles a la invisible luz infrarroja en longitudes de onda que son unas diez veces más largas que las de la luz visible. En esta composición de cuatro colores, la emisión de 3,6 micrones se muestra en color azul, la de 4,5 micrones en verde, la de 5,8 micrones en naranja, y la de 8,0 micrones en rojo, y cubre una región que equivale aproximadamente a un cuarto de luna llena.

Como en cualquier guardería, reina el desorden. En el astronómicamente breve periodo de un millón de años, las estrellas se las han arreglado para crear una gran burbuja irregular en la nube molecular que alguna vez las envolvió como una crisálida. El tono rosa pálido es producido por gránulos resplandecientes de polvo en la superficie de la burbuja que son calentados por la intensa luz de las jovenes estrellas que se encuentran insertas en ella.

Después de absorber los fotones de luz ultravioleta y visible generados por las estrellas, los gránulos de polvo se calientan y re-emiten la energía en ondas infrarrojas más largas que fueron observadas por Spitzer. Los colores rojizos marcan la distribución de material molecular que se supone es rico en hidrocarburos.

La fría nube molecular fuera de la burbuja es casi invisible en estas imágenes. Sin embargo, tres estrellas muy jóvenes cercanas al centro de la fotografía están lanzando chorros supersónicos de gas hacia la nube. El impacto de estos chorros calienta las moléculas de monóxido de carbono de la nube, produciendo la intrincada nebulosidad verde que forma el tallo de la rosa.

No todas las estrellas se forman en cúmulos. Lejos de la nebulosa principal y su joven racimo hay otras dos nebulosas más pequeñas, a la izquierda y abajo de la rosa. Cada una de ellas contiene una guardería estelar con solamente unas pocas estrellas jóvenes.

Los astrónomos creen que nuestro Sol se formó, hace miles de millones de años, en un racimo similar a NGC 7129. Cuando la radiación de las estrellas del nuevo racimo destruyen al material placental que las rodea, las estrellas comienzan a alejarse lentamente unas de otras.

Telescopio Espacial Infrarrojo Spitzer. © NASA / JPLCaltech

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Artículo original: “Spitzer Telescope Sends Rose for St. Valentine's Day”
Fecha: Febrero 12, 2004
Enlace con el artículo original: aquí

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Cosmología 01: El Comienzo

...Y en el principio, fue el universo...

¿Cómo surgió el cosmos? Esta es probablemente una de las cuestiones más importantes de la cosmología, y una que probablemente estará todavía algún tiempo entre nosotros. Aquí, comenzaremos explicando qué es lo que piensan los científicos sobre los primeros segundos formativos de la vida del universo. Es muy probable que esta historia no sea exactamente como ustedes supongan.

Al comienzo había... bien, en realidad no lo sabemos. Una de las ideas equivocadas más comunes en la cosmología es que el universo comenzó como una increíblemente pequeña e inconcebiblemente densa colección de materia que estalló de pronto, dando lugar al espacio tal como lo conocemos.

Representación de la cronología del universo a lo largo de 13 700 millones de años, desde el Big Bang, a través de las edades oscuras y la formación de las primeras estrellas, hasta la expansión del universo que las siguió. © NASA/WMAP Science Team

Hay varios problemas con ese concepto, y el menor de ellos no es la presunción implícita en un acontecimiento denominado “Gran Explosión” (big bang). De hecho, no hubo nada que “explotara”. La noción de un estallido trae a la mente una marea expansiva de material que gradualmente llena el espacio que la rodea; sin embargo, cuando nuestro universo nació, no había espacio, y tampoco había tiempo. Tampoco había vacío. Literalmente, no había nada.

Entonces, nació el universo. Unas energías extremadamente altas durante los primeros 10^-43 segundos de su vida hacen que sea muy difícil para los científicos determinar nada concluyente sobre el origen del cosmos. Por supuesto, si los científicos están en lo correcto sobre lo que puede haber sucedido después, eso no importa mucho.
Según la teoría de la inflación, aproximadamente a los 10^-36 segundos, el universo pasó por un período de expansión exponencial. En cuestión de unas pocas milésimas de segundo, el espacio se infló por un factor de aproximadamente 10⁷⁸, separando rápidamente lo que una vez habían sido regiones adyacentes hasta distancias incalculables y generando diminutas fluctuaciones cuánticas en el entretejido del espacio-tiempo.

La inflación es una teoría atractiva, por varias razones. En primer lugar, explica por qué observamos que el universo es homogéneo e isotrópico a gran escala, es decir, que luce igual en todas direcciones y para todos los observadores. También explica por qué el universo parece ser plano, en lugar de curvo. Sin inflación, un universo plano requiere un conjunto muy afinado de condiciones iniciales; sin embargo, la inflación hace convierte este ajuste fino en un truco de escala. Una analogía familiar: el suelo bajo nuestros pies parece ser plano (aún cuando sabemos que vivimos sobre un planeta esférico) porque los humanos somos muchos más pequeños que la Tierra. De la misma forma, el universo inflado es tan enorme comparado con nuestro campo local de visión que parece ser espacialmente plano.

Según la teoría, el fin de la inflación dio lugar a un universo que se parecía un poco más al que observamos hoy. La energía de vació que impulsó la inflación se transformó de pronto en una clase diferente de energía: la clase que podía crear partículas elementales. En este momento (apenas 10^-32 segundos después del nacimiento del universo) la temperatura ambiente era todavía demasiado alta como para que crearan átomos o moléculas a partir de estas partículas; pero a medida que los segundos fueron transcurriendo, el espacio se expandió y se enfrió hasta el punto que los quarks pudieron unirse y formar protones y neutrones. Los fotones de alta energía continuaron viajando por los alrededores, golpeando y excitando continuamente a los protones y electrones cargados.

¿Y qué pasó después? ¿Cómo fue que esta sopa caótica de materia y radiación se convirtió en la vasta extensión de estructura organizada que vemos hoy en día? ¿Qué le pasará al universo en el futuro? ¿Y cómo sabemos que ésta fue la forma en que se sucedieron las cosas?

Manténganse atentos y visiten este blog para ver las respuestas a estas y a otras preguntas.

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Artículo original: “Cosmology 101: The Beginning”
Fecha: Febrero 17, 2011
Autora: Vanessa D'Amico
Enlace con el artículo original: aquí
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Nueva luz sobre el esqueleto cósmico

Comunicado de Prensa ESO PR 41/09.

Nuevas estructuras descubiertas en el tejido del universo distante.

Los astrónomos han delineado un gigantesco y previamente desconocido conjunto de galaxias localizado a casi siete mil millones de años-luz de distancia. El descubrimiento, posibilitado por la combinación de dos de los más poderosos telescopios del mundo con base en tierra, es la primera observación de una estructura galáctica tan prominente en el universo distante, lo que proporciona más conocimientos sobre la telaraña cósmica y la formo en que se creó.

ESO PR Photo 41a/09 – Estructura galáctica en el universo distante Esta ilustración en 3D muestra la posición de las galaxias y revela el tamaño de la gigantesca estructura descubierta a siete mil millones de años luz de distancia. Las galaxias de la estructura se muestran en rojo, mientras que las de color azul se encuentran por delante o por detrás de la misma. © ESO

“La materia no está distribuida uniformemente en el universo”, dice Masayuki Tanaka de ESO, quien lideró el nuevo estudio. “En nuestro vecindario cósmico, las estrellas forman galaxias y comúnmente las galaxias forman grupos y racimos de galaxias. Las teorías cosmológicas más ampliamente aceptadas predicen que la materia también se acumula en una escala más grande, en la así llamada “telaraña cósmica”, en la cual las galaxias, ensartadas en filamentos que se extienden entre vacíos, crean una tenue y gigantesca estructura”.

Estos filamentos tienen millones de años-luz de largo y constituyen el esqueleto del universo: las galaxias se congregan a su alrededor, e inmensos racimos de galaxias se forman en sus intersecciones, acechando como arañas gigantescas a la espera de más materia para digerir. Los científicos luchan para determinar cómo es que se arremolinan para nacer. Aunque a menudo se han observado estructuras filamentosas masivas a distancias relativamente cercanas a nosotros, hasta ahora se había carecido de una prueba sólida de su existencia en el universo más distante.

ESO PR Photo 41b/09 – Gigantesca estructura de galaxias Imagen capturada por el Telescopio Subaru utilizada por Tanaka y su equipo. Las galaxias pertenecientes a la estructura se muestran en rojo. Las de color azul se encuentran por delante o por detrás de la estructura. © ESO

El equipo encabezado por Tanaka descubrió una gran estructura alrededor de un distante racimo de galaxias en imágenes capturadas anteriormente. Ahora, han utilizado dos grandes telescopios con base en tierra para estudiar esta estructura con más detalle, midiendo las distancias desde la Tierra hasta más de 150 galaxias y, de este modo, obtener una visión tridimensional de la misma. Las observaciones espectroscópicas se realizaron utilizando el instrumento VIMOS del Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO y el instrumento FOCAS del telescopio Subaru, operado por el Observatorio Astronómico Nacional del Japón.

Vídeo: viajando a través de la estructura distante. © ESO

Gracias a estas y otras observaciones, los astrónomos pudieron realizar un estudio demográfico real de la estructura, y han identificado varios grupos de galaxias que rodean al racimo galáctico principal. Pudieron distinguir decenas de estas acumulaciones, cada una de ellas en general unas diez veces más masivas que nuestra galaxia (y algunas hasta mil veces más masiva), mientras que al mismo tiempo estimaron que la masa del racimo alcanza al menos unas diez mil veces la masa de la Vía Láctea. Algunas de las acumulaciones están sintiendo el falta tirón gravitatorio del racimo, y finalmente caerán sobre él.

Vídeo: desde la Tierra hasta la estructura lejana. © ESO

“Es la primera vez que hemos observado una estructura tan rica y prominente en el universo distante”, dice Tanaka. “Ahora nos podremos trasladar de la demografía a la sociología y estudiar la forma en que las propiedades de las galaxias dependen de su medioambiente, en una época en que el universo tenía solamente dos tercios de su edad actual”.

El filamento se encuentra a unos 6 700 millones de años-luz de nosotros y se extiende por al menos 60 millones de años-luz. Probablemente, la recién descubierta estructura se extienda más lejos, más allá del campo estudiado por el equipo, y por lo tanto ya se han planeado observaciones futuras para obtener una medición definitiva de su tamaño.

MAS INFORMACIÓN:

Esta investigación fue presentada en un artículo publicado como una carta en el Astronomy & Astrophysics Journal: The spectroscopically confirmed huge cosmic structure at z = 0.55, by Tanaka et al.

El equipo está compuesto por Masayuki Tanaka (ESO), Alexis Finoguenov (Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Alemania, y University of Maryland, Baltimore, EE.UU.), Tadayuki Kodama (National Astronomical Observatory of Japan, Tokyo, Japón), Yusei Koyama (Department of Astronomy, University of Tokyo, Japón), Ben Maughan (H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Reino Unido) y Fumiaki Nakata (Subaru Telescope, National Astronomical Observatory of Japan).

ESO (European Southern Observatory = Observatorio Austral Europeo), es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el sostén de 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Francia, Finlandia, Holanda, Italia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.
ESO lleva a cabo un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación con base en tierra que permitan a los astrónomos realizar importantes descubrimientos científicos. También cumple un papel de liderazgo en la promoción y organización de cooperación en la investigación astronómica.
ESO opera tres lugares únicos de observación de clase mundial en la región del desierto de Atacama en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Telescopio Muy Grande, el observatorio de luz visible más adelantado del mundo.
ESO es también el socio europeo del revolucionario telescopio ALMA, el mayor proyecto astronómico de la actualidad.

ENLACES:

Artículo científico: The spectroscopically confirmed huge cosmic structure at z = 0.55, by Tanaka et al.

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Últimos comunicados de prensa de ESO publicados en este blog:

- ESO PR 40/09: Un colorido joyero cósmico
- ESO PR 39/09: Descubren 32 nuevos exoplanetas
- ESO PR 38/09: Una vecina galáctica pequeña pero fuerte
- ESO PR 36/09: GigaGalaxy Zoom 3: La Nebulosa de la Laguna
- ESO PR 34/09: GigaGalaxy Zoom 2: el centro galáctico

VLT de ESO en Paranal, Chile. © ESO

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Artículo original: ESO Press Release 41/09.
Título: “Shedding Light on the Cosmic Skeleton”
Fecha: Noviembre 03, 2009
Enlace con el artículo original: aquí
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El objeto más lejano del universo

Comunicado de Prensa ESO PR 17/09.

Científicos de ESO miden la distancia al objeto más alejando de nosotros, localizado hasta ahora en el cosmos.

El Telescopio Muy Grande de ESO ha demostrado que un tenue estallido de rayos gamma detectado el martes pasado es la firma de la explosión del más primitivo y distante objeto conocido en el universo, con un corrimiento al rojo de 8,2. La explosión tuvo lugar aparentemente hace más de 13 mil millones de años, apenas 600 millones de años después del Big Bang.

ESO PR Photo 17a/09: Representación artística de un estallido de rayos gamma. © ESO

Los estallidos de rayos gamma (GRBs = Gamma Ray Bursts) son poderosos destellos de rayos gamma de alta energía que duran desde menos de un segundo hasta varios minutos. En este corto lapso liberan una cantidad tremenda de energía, lo que los convierte en los eventos más poderosos en el universo. Se cree que en su mayoría están asociados con la explosión de estrellas que colapsan y se convierten en agujeros negros.

El estallido de rayos gamma GRB 090423 fue detectado por el satélite Swift de NASA/STFC/ASI durante la mañana (CEST) del martes 23 de abril de 2009. El estallido de 10 segundos estaba localizado en la constelación de Leo (el León). Rápidamente fue seguido por todo un conjunto de telescopios con base en tierra, incluyendo al telescopio ESO/MPG de 2,2 metros en La Silla y el Telescopio Muy Grande (VLT) de ESO en Paranal, ambos en Chile.

Las observaciones infrarrojas del VLT, realizadas 17 horas después de la detección del estallido, permitieron a los astrónomos establecer la distancia a la explosión. “Descubrimos que la luz proveniente de la explosión había sido estirada, o corrida hacia el rojo, en forma considerable debido a la expansión del universo”, dice Nial Tanvir, líder el equipo que realizó las observaciones del VTL. “Con un corrimiento al rojo de 8,2, éste es el estallido de rayos gamma más remoto detectado jamás, y también el objeto más distante que se haya descubierto hasta ahora, por un buen trecho”.

Como la luz se mueve a una velocidad finita, ver más lejos en el universo significa mirar hacia atrás en el tiempo. La explosión ocurrió cuando el universo tenía unos 600 millones de años de edad, menos del 5 por ciento de su edad actual. Se cree que las primeras estrellas se formaron cuando el universo tenía entre 200 y 400 millones de años de edad.

“Este descubrimiento prueba la importancia de los estallidos de rayos gamma para sondear las regiones más distantes del universo”, dice Tanvir. “Ahora podemos tener confianza en que en el futuro se descubrirán estallidos incluso más remotos, lo que abrirá una ventana para el estudio de las primerísimas estrellas y del final definitivo de las Edades Oscuras del universo”.

El récord previo para el GRB más distante, detectado inicialmente el año pasado por Swift y que también fuera estudiado por el VLT, tenía un corrimiento al rojo de 6,7. Ese estallido, denominado GRB 080913, surgió de una explosión estelar sucedida unos 200 millones de años después de la de GRB 090423. El objeto previo más distante en el universo, confirmado espectroscópicamente, es una galaxia con un corrimiento al rojo de 6,96.

Más información

Las observaciones ISAAC con el VLT fueron realizadas, como parte de una colaboración internacional, por N. Tanvir (U. Leicester, Reino Unido), A. Levan (U. Warwick, Reino Unido), K. Wiersema (U. Leicester, Reino Unido), J. Fynbo y J. Hjorth (Dark Cosmology Centre, Copenhague, Dinamarca), y P. Jakobsson (Reykjavik, Islandia).

Las observaciones GROND con el telescopio ESO/MPG de 2,2 metros en La Silla fueron realizadas por F. Olivares, T. Krühler, J. Greiner y R. Filgas (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Garching, Alemania).

Los estallidos de rayos gamma son descubiertos por telescopios espaciales. Después de liberar su intenso destello de radiación de alta energía, se convierten en detectables por un corto lapso en el óptico y en el infrarrojo cercano. Este “post-resplandor” disminuye muy rápidamente, haciendo que el análisis detallado sea posible por apenas unas pocas horas después de la detección de los rayos gamma. Este análisis es particularmente importante para determinar la distancia del GRB y, por lo tanto, su luminosidad intrínseca.

Los GRBs son las explosiones más luminosas del universo. La mayoría ocurre cuando las estrellas masivas agotan su combustible. A medida que sus núcleos colapsan para formar un agujero negro o una estrella neutrónica, chorros de gas (impulsados por procesos que todavía no son completamente conocidos) se abren camino a través de la estrella e irrumpen en el espacio. Allí, chocan contra el gas que había sido expulsado previamente por la estrella y lo calientan, lo que genera post-resplandores de corta vida en muchas longitudes de onda.

ESO (European Southern Observatory = Observatorio Austral Europeo), es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa. Cuenta con el sostén de 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Francia, Finlandia, Holanda, Italia, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.

ESO lleva a cabo un ambicioso programa enfocado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación con base en tierra que permitan a los astrónomos realizar importantes descubrimientos científicos. También cumple un papel de liderazgo en la promoción y organización de cooperación en la investigación astronómica.

ESO opera tres lugares únicos de observación de clase mundial en la región del desierto de Atacama en Chile: La Silla, Paranal y Chajnantor.

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Últimos comunicados de prensa de ESO publicados en este blog:

- ESO PR 16/09: El viento solar envejece a los asteroides
- ESO PR 15/09: El exoplaneta más liviano descubierto hasta ahora
- ESO PR 14/09: Dos galaxias para un evento único.
- ESO PR 11/09: Un curioso par de galaxias.
- ESO PR 10/09: Galaxias remotas en 3D, por Hubble y VLT

VLT de ESO en Paranal, Chile. © ESO

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Artículo original: ESO Press Release 17/09.
Título: “The Most Distant Object Yet Discovered in the Universe”
Fecha: abril 28, 2009
Enlace con el artículo original: aquí
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Imágenes de galaxias remotas en 3D, por Hubble y VLT

Comunicado de Prensa ESO PR 10/09.

El Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Muy Grande de ESO nos ofrecen vistas asombrosas del espacio profundo.

Los astrónomos han obtenido unas imágenes excepcionales en 3D de galaxias distantes, vistas cuando el universo tenía la mitad de su actual, al combinar los poderes del agudo ojo del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA y la capacidad del Telescopio Muy Grande (VLT) para sondear los movimientos de gas en objetos diminutos.

ESO PR Photo 10a/09 – Galaxias remotas en 3D Este diagrama ilustra los movimientos de gas en galaxias distantes, mostrando un esquema de la galaxia remota (en el recuadro), cómo la ve el Hubble (panel central) y el movimiento del gas medido con el VLT (panel izquierdo). En este último, las partes rojas se alejan de nosotros, mientras que las azules se nos acercan. © ESO

Al examinar este único “libro histórico” de nuestro universo, en una época cuando el Sol y la Tierra todavía no existían, los científicos esperan resolver el rompecabezas de cómo se formaron las galaxias en el pasado remoto.

Durante décadas, las galaxias distantes que emitieron su luz hace seis mil millones de años eran nada más que pequeñas manchas de luz en el cielo. Con el lanzamiento del Telescopio Espacial Hubble a principios de la década de 1990, los astrónomos pudieron escudriñar por primera vez con algún detalle la estructura de esas galaxias distantes.

Bajo los cielos soberbios de Paranal, el espectrógrafo FLAMES/GIRAFFE del VLT (en inglés, ESO PR 13/02), que es capaz de obtener simultáneamente espectros de áreas pequeños de objetos extensos, puede ahora resolver los movimientos del gas en esas galaxias distantes (en español, ESO PR 10/06, “La danza cósmica de las galaxias gigantes”).

“Esta combinación única del Hubble y del VLT nos permite modelar galaxias distantes casi tan bien como podemos hacerlo con las cercanas”, dice François Hammer, quien lideró al equipo. “En efecto, FLAMES/GIRAFFE nos permite ahora medir la velocidad del gas en varios lugares de estos objetos. Esto significa que podemos ver como se mueve el gas, lo que nos proporciona una visión tridimensional de las galaxias a mitad de camino de los confines del universo”.

ESO PR Photo 10b/09 – Movimientos en tres galaxias distantes Imágenes del Hubble de tres galaxias (paneles superiores), y los movimientos del gas en esos mismos objetos medidos por el VLT (paneles inferiores). Las partes en rojo se alejan de nosotros, y las azules se nos acercan. © ESO

El equipo ha emprendido la hercúlea tare de reconstruir la historia de aproximadamente unas cien galaxias remotas que han sido observadas tanto por el Hubble como por GIRAFFE en el VLT. Los primeros resultados ya están llegando y han proporcionado conocimientos útiles para tres de esas galaxias.

En una de ellas, GIRAFFE reveló una región llena de gas ionizado, es decir, un gas caliente compuesto de átomos que han sido privados de uno o varios electrones. Normalmente, esto se debe a la presencia de estrellas jóvenes muy calientes. Sin embargo, después de observar la región por más de 11 días, el Hubble no detectó ninguna estrella. “Claramente, esta inusual galaxia contiene algunos secretos escondidos”, dice Mathieu Puech, autor principal de uno de los artículos que informa sobre este estudio.

Las comparaciones con simulaciones computarizadas sugieren que la explicación radica en la colisión de dos galaxias espirales muy ricas en gas. El calor producido por la colisión ionizaría el gas, tornándolo demasiado caliente como para que se pudieran formar estrellas.

Otra galaxia estudiada por los astrónomos mostró un efecto opuesto. Allí descubrieron una región central azulada cubierta por un disco rojizo, casi completamente escondida bajo el polvo. “El modelo indica que el gas y las estrellas pudieran estar cayendo muy rápidamente en espiral hacia el interior”, dice Hammer. Esto podría ser el primer ejemplo de la reconstrucción de un disco después de una gran fusión (en inglés, ESO PR 01/05).

Finalmente, en una tercera galaxia, los astrónomos identificaron una estructura alargada muy poco común, extremadamente azul (una barra), compuesta por estrellas masivas jóvenes que rara vez se ven en galaxias cercanas. Las comparaciones con simulaciones computarizadas mostraron a los científicos que las propiedades de este objeto se reproducen bien por una colisión entre dos galaxias de masas desiguales.

“La combinación única del Hubble con el FLAMES/GIRAFFE del VLT hace posible modelar galaxias distantes con gran detalle, y llegar así a un consenso sobre el papel crucial de las colisiones en la formación de estrellas en el pasado remoto”, dice Puech. “Es en razón de que ahora podemos ver cómo se mueve el gas, que podemos calcular hacia atrás tanto la masa como las órbitas de las galaxias ancestrales con relativa precisión. El Hubble y el VLT son realmente “máquinas del tiempo” para examinar la historia del universo”, agrega Sébastien Peirani, autor principal de otro artículo que informa sobre el estudio.

ESO PR Video 10a/09 – Galaxias en colisión Las observaciones de una galaxia remota que presenta movimientos peculiares pueden ser explicadas por la fusión de dos galaxias espirales. Las simulaciones muestran cómo se pueden unir dos galaxias para producir una nueva galaxia similar a la observada por el Hubble con movimientos acordes a los medidos por el espectrógrafo FLAMES/GIRAFFE del VLT. © ESO

Ahora, los astrónomos están extendiendo su análisis para toda la muestra de las galaxias observadas. “El próximo paso será comparar esto con galaxias más cercanas y de esa forma armar una imagen de la evolución de las galaxias a lo largo de los últimos seis mil a ocho mil millones de años, es decir, durante más de la mitad de la edad del universo”, concluye Hammer.

Más información

Los resultados aquí informados están en prensa o a la espera de ser impresos en Astronomy and Astrophysics:

- Puech et al. 2009, A&A, 493, 899, “A forming disk at z~0.6: Collapse of a gaseous disk or major merger remnant?”.
- Peirani et al. 2009, “A giant bar induced by a merger event at z~0.4?”.
- Hammer et al. 2009, “A forming, dust enshrouded disk at z~0.43: the first example of a late type disk rebuilt after a major merger?”.

El equipo está integrado por F. Hammer, H. Flores, M. Puech, Y. Yang, y M. Rodrigues (Observatoire de Paris, Francia), L. Athanassoula (LAM, Francia), B. Neichel (Observatoire de Paris y ONERA, Francia), y S. Peirani (Institut d'Astrophysique de Paris, Francia).

Las observaciones fueron realizadas en el marco del Gran Programa IMAGES ESO.

Este es un informe conjunto ESO/ST-EcF. La actualización Hubble está disponible en inglés aquí.

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Últimos comunicados de prensa de ESO publicados en este blog:

- ESO PR 08/09: Así es la atmósfera inferior de Plutón
- ESO PR 07/09: En el ojo de la Hélice
- ESO PR 06/09: Un telescopio virtual de 100 mt de diámetro.
- ESO PR 05/09: Fuertes vientos sobre La Quilla.
- ESO PR 04/09: Nueva técnica para el estudio de asteroides.

VLT de ESO en Paranal, Chile. © ESO

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Artículo original: ESO Press Release 10/09.
Título: “Hubble and ESO’s VLT provide unique 3D views of remote galaxies”
Fecha: Marzo 10, 2009
Enlace con el artículo original: aquí
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¿Vivimos en una burbuja gigante?

Una sugerencia aún más extraña que la energía oscura.

La Tierra podría estar atrapada en una anormal burbuja de espacio-tiempo particularmente desprovista de materia. Los científicos dicen que esta condición podría ser la causa de la aparente aceleración de la expansión del universo, cuya principal explicación actual está dada por la energía oscura.

¿Estará el universo compuesto de esta forma… o será todo una ilusión? © www.portalciencia.net

Energía oscura es el nombre dado a la hipotética fuerza que podría estar empujando a todos los componentes del universo a una velocidad cada vez mayor. Actualmente se cree que el 75% del universo podría estar compuesto por esta exótica energía, con otro 21% compuesto por material oscura, y el restante 5% correspondería a la materia normal.

Hasta ahora, no se había encontrado ninguna forma práctica de elegir entre ambas explicaciones, la del vacío o la de la energía oscura, pero un nuevo estudio delinea una comprobación potencial del escenario de la burbuja.

Si hubiera un área inusualmente dispersa del universo, entonces las cosas podrían lucir más lejanas de lo que realmente están, y no habría necesidad de postular la energía oscura como una explicación para algunas observaciones astronómicas.

“Si viviéramos en una zona muy grande de baja densidad, entonces el espacio-tiempo no estaría acelerando su expansión”, dijo el investigador Timothy Clifton de la Universidad de Oxford, en Inglaterra. “Simplemente sucedería que las observaciones, interpretadas de la forma usual, harían que lo pareciera”.

Los científicos detectaron por primera vez la aceleración cuando notaron que las supernovas distantes parecían estar alejándose de nosotros más velozmente de lo que deberían. Un tipo de supernova (el llamado Tipo Ia) es un útil indicador de distancias, porque las explosiones tienen siempre la misma luminosidad intrínseca. Como la luz disminuye cuanto más se aleja, eso significa que cuando las supernovas parecen poco luminosas, es porque están lejos, y cuando aparecen más luminosas, es porque están más cerca.

Pero si estuviéramos en una porción del universo con menos materia que lo normal, entonces el espacio-tiempo alrededor nuestro sería diferente de lo que es fuera de ella, porque la materia curva el espacio-tiempo. La luz que llegara de supernovas que estuvieran fuera de nuestra burbuja haría parecer que estas son menos luminosas, porque su luz se desviaría más de lo que esperaríamos una vez que se encuentra dentro de ella.

Sin embargo, un problema con esta idea de vacío es que niega un principio que ha reinado en la astronomía durante más de 450 años: que nuestro lugar en el universo no es especial. Cuando Nicolás Copérnico propuso que tenía mucho más sentido que la Tierra estuviera girando alrededor del Sol que lo contrario, revolucionó la ciencia. Desde entonces, la mayoría de las teorías han superado la prueba de Copérnico. Si requieren que nuestro planeta sea único, o que nuestra posición debiera ser exaltada, esas ideas a menudo parecen improbables.

Esta imagen del satélite Chandra de Rayos-X muestra a Casiopea A, el remanente de supernova más joven de la Vía Láctea. © NASA/CXC/MIT/UMass Amherst/M.D.Stage et al.

“La idea de que vivimos en un vacío sería, en realidad, una afirmación de que vivimos en un lugar especial”, dijo Clifton. “El modelo cosmológico estándar está basado en la idea de que vivimos en un lugar típico del universo. Esto significaría estar en contradicción con el principio copernicano”.

Clifton, junto a los investigadores de Oxford Pedro G. Ferreira y Kate Land, dice que en los próximos años podremos distinguir entre la energía oscura y el vacío. Apuntan a la venidera Misión Conjunta de Energía, planificada por la NASA y el Departamento de Energía de los EE.UU. y que sería lanzada en 2014 o 2015. El satélite intentará medir la expansión del universo observando con precisión a 2 300 supernovas.

Los científicos sugieren que examinando un gran número de supernovas en una región determinada del espacio, podrían poder saber si los objetos realmente están acelerando en su alejamiento, o si simplemente su luz está siendo distorsionada por un vacío.

El nuevo estudio será detallado en un próximo número de la revista Physical Review Letters.

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Artículo original: “Do we live in a giant cosmic bubble?”
Autora: Clara Moskowitz
Fecha: Septiembre 30, 2008
Enlace con el artículo original: aquí
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La expansión del universo no es uniforme

Otra sorpresa en nuestro vecindario galáctico.

Hace unas pocas semanas, un grupo de investigadores anunció el descubrimiento de un “flujo oscuro” de materia invisible que tiraba de distantes racimos galácticos en los confines del universo (ver artículo en Ciencia Kanija).

Ahora, nos llega más evidencia de fuerzas invisibles y desconocidas en el cosmos, pero en esta ocasión más cerca de casa: un equipo de científicos ha descubierto que una región en particular del cosmos, que se extiende hasta una distancia de 400 millones de años-luz, no se está expandiendo uniformemente en todas direcciones, tal como se esperaba. De hecho, la expansión es más rápida en una mitad del cielo que en la otra.

Grupo Local de Galaxias. © www.astro.iag.usp.br

“Es como si, además de la expansión, nuestro vecindario en el universo tuviera un empujón extra en cierta dirección”, dice Mike Hudson de la Universidad de Waterloo, en Ontario, Canadá. “Esperábamos que la expansión se fuera haciendo más uniforme a escalas cada vez mayores, pero no es lo que hemos encontrado”. Si se confirma, su hallazgo resultará en una nueva comprensión del origen de la estructura del universo y en posibles revisiones del modelo cosmológico estándar.

Hudson y otros dos científicos han estado llevando a cabo investigaciones sobre flujos cósmicos a gran escala y en la expansión general del universo. Esta expansión aumenta las distancias entre las galaxias en forma regular a través del tiempo, y recibe el nombre de “flujo de Hubble”.

La desviación de las velocidades de las galaxias con respecto al flujo general de Hubble recibe el nombre de “velocidad peculiar”. Al examinar las velocidades peculiares de racimos y de súper racimos de galaxias, los científicos pueden obtener estimaciones de las concentraciones locales de masa que puedan ser responsables de cualquier desviación del flujo de Hubble.

Mapa de la Radiación del Fondo Cósmico de Microondas. © NASA/WMAP

En particular, estos investigadores estaban intentando resolver un problema de larga data sobre el origen de los aproximadamente 600 km/s en la velocidad peculiar del Grupo Local de galaxias, con respecto a la radiación del Fondo Cósmico de Microondas.

Utilizando datos de varias prospecciones diferentes, descubrieron que alrededor del 50% del movimiento del Grupo Local es más veloz de lo que se anticipaba. Para producirse este movimiento, los científicos creen que debe haber en el universo enormes estructuras, invisibles y desconocidas. Según escriben en su artículo, “el alto valor del movimiento residual implica que hay velocidades significativas generadas por estructuras de escala muy grande”, y que esas estructuras se encuentran más allá del Grupo Local.

Brian McNamara, uno de los Consejeros de Investigación de la Universidad del departamento de física y astronomía de la Universidad de Washington, dice que Hudson ha descubierto que buena parte de la material del universo cercano se mueve como un conjunto a una velocidad sorprendente. “Si el trabajo que están realizando él y sus colegas es confirmado, se requerirá una gran revisión sobre la forma en que creemos que el universo nació y evolucionó”.

Galaxia de Andrómeda. © www.astronet.ru

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Artículo original: “The Universe is not Expanding Uniformly”
Fecha: Octubre 11, 2008
Autora: Nancy Atkinson
Enlace con el artículo original: aquí
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Estrellas bebé a la hora de almorzar

Comunicado de Prensa ESO PR 35/08.

Científicos de ESO trazan la emisión de gas cercano a jóvenes objetos estelares.

Los astrónomos han utilizado el VLTI (Very Large Telescope Interferometer= Interferómetro del Telescopio Muy Grande) de ESO (European Southern Observatory = Observatorio Austral Europeo) para llevar a cabo la primera prospección de alta resolución que combina espectroscopía e interferometría sobre estrellas muy jóvenes de masa intermedia, obteniendo una visión altamente exacta de los procesos que actúan en los discos que alimentan a las estrellas en formación.

Estos mecanismos incluyen al material que cae hacia la estrella así como al gas que resulta eyectado, probablemente en forma de viento procedente del disco.

ESO PR Photo 35/08 – Disco alrededor de una estrella joven Impresión artística del medioambiente de una estrella infantil, mostrando la geometría del disco de polvo en el área exterior y el disco de gas caliente más cercano al objeto central. La imagen no está a escala, y el disco de gas interior, que fue estudiado por los astrónomos utilizando el VLTI, es más pequeño que la distancia entre la Tierra y el Sol, mientras que el disco en su totalidad es decenas de veces más grande. © ESO/L. Calçada

Las estrellas bebé se forman a partir de un disco de gas y polvo que rodea al nuevo objeto y que, más tarde, también puede proporcionar el material para un sistema planetario. Como las regiones más cercanas de formación estelar se encuentran a unos 500 años-luz de distancia, estos discos parecen muy pequeños en el cielo, y su estudio requiere técnicas especiales para poder sondear sus detalles más delicados.

La mejor manera de lograrlo es con la interferometría, una técnica que combina la luz de dos o más telescopios de modo que el nivel de detalle revelado corresponde al que se vería a través de un telescopio con un diámetro igual a la separación entre los elementos del interferómetro, típicamente de 40 a 200 metros. El Interferómetro del Telescopio Muy Grande (VLTI) de ESO ha permitido a los astrónomos alcanzar una resolución de aproximadamente un mili-arcosegundo, un ángulo equivalente al tamaño del punto final de esta frase visto desde una distancia de unos 50 kilómetros.

“Hasta ahora, la interferometría ha sido utilizada principalmente para sondear el polvo que rodea las cercanías de las estrellas jóvenes”, dice Eric Tatulli de Grenoble (Francia), quien co-lideró este proyecto internacional. “Pero el polvo representa únicamente un uno por ciento de la masa total de los discos. Su componente principal es gas, y su distribución puede definir la arquitectura última de los sistemas planetarios en formación”.

La capacidad del VLTI y del instrumento AMBER para capturar espectros mientras se sondea objetos con un mili-arcosegundo de resolución ha permitido a los astrónomos cartografiar el gas. Los científicos estudiaron el medioambiente gaseoso interior de seis estrellas jóvenes que pertenecen a la familia de los objetos Herbig Ae/Be. Estos objetos tienen masas que son unas pocas veces mayores que las de nuestro Sol y todavía están en formación, aumentando su masa incorporando material proveniente del disco a su alrededor.

El equipo utilizó estas observaciones para mostrar que los procesos de emisión de gas pueden ser utilizados para delinear los procesos físicos en acción cerca de la estrella.

“El origen de las emisiones de gas desde estas estrellas jóvenes ha estado bajo debate hasta ahora, porque en las primeras investigaciones sobre el componente gaseoso, la resolución espacial no era suficiente como para estudiar la distribución del gas cerca de la estrella”, dice el co-líder Stefan Kraus de Bonn, Alemania. “Los astrónomos tenían ideas muy diferentes sobre los procesos físicos que habían sido delineados por el gas. Al combinar la espectroscopía con la interferometría, el VLTI nos ha proporcionado la oportunidad de distinguir los mecanismos físicos responsables de la emisión observada de gas”.

Los astrónomos han encontrado evidencia de materia cayendo hacia la estrella en dos casos, y de expulsión de gas en otros cuatro, tanto en un extenso viento estelar como en un viento de disco.

Parecería también que, para una de las estrellas, el polvo puede estar presente más cerca de la estrella de lo generalmente esperado. El polvo está tan cerca que la temperatura debería ser lo suficientemente alta como para evaporarse, pero como esto no ha sido observado, debe significar que el gas sirve como escudo contra la luz estelar.

Estas nuevas observaciones demuestran que ahora es posible estudiar el gas de los discos que rodean a las estrellas jóvenes. Esto abre nuevas perspectivas para la comprensión de esta importante fase en la vida de una estrella.

“Observaciones futuras utilizando la espectro-interferometría VLTI nos permitirán determinar tanto la distribución espacial como el movimiento del gas, y podrían revelar si la línea observada de emisión es causada por un chorro lanzado desde el disco o por un viento estelar”, concluye Stefan Kraus.

MÁS INFORMACIÓN:

Tatulli E., Malbet F., Menard F., Gil C.,Testi L., Natta A., Kraus S., Stee P., Robbe-Dubois S., “Spatially resolving the hot CO around the young Be star 51 Ophiuchi”, Astronomy and Astrophysics 489, 1151 (2008).

Kraus S., Hofmann K.-H., Benisty M., Berger J.-P., Chesneau O., Isella A., Malbet F., Meilland A., Nardetto N., Natta A., Preibisch T., Schertl D., Smith M., Stee P., Tatulli E., Testi L., Weigelt G., “The origin of hydrogen line emission for five Herbig Ae/Be stars spatially resolved by VLTI/AMBER spectro-interferometry”, Astronomy and Astrophysics 489, 1157 (2008).

El equipo incluye a S. Kraus, K.-H. Hofmann, A. Meilland, N. Nardetto, T. Preibisch, D. Schertl, y G. Weigelt (MPI, Bonn, Alemania), E. Tatulli (INAF, Italia, y Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble, Francia), M. Benisty, J.-P. Berger, F. Malbet, y F. Ménard (Laboratoire d'Astrophysique de Grenoble, Francia), O. Chesneau y P. Stee, (OCA, Francia), A. Natta (INAF, Italia), M. Smith (Univ. de Kent, Reino Unido), C. Gil y L. Testi (ESO), y S. Robbe-Dubois (Université de Nice, Francia).

VLT de ESO en Paranal, Chile. © ESO

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Artículo original: ESO Press Release 35/08.
Título: “Astronomers get best view yet of infant stars at feeding time”
Fecha: Octubre 10, 2008
Enlace con el artículo original: aquí
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Un pequeño estallido paternal

Nueve mil millones de años después del “Big Bang”, un “Little Bang” disparó la creación de nuestro sistema solar.

A lo largo de varias décadas, los científicos han supuesto que el sistema solar se formó como resultado de una onda de choque proveniente de una estrella en explosión (una supernova) que provocó el colapso de una densa nube de gas polvoriento que se contrajo para formar el Sol y los planetas. Pero los detallados modelos de este proceso de formación habían funcionado únicamente bajo la presunción simplista de que las temperaturas durante estos eventos violentos permanecían constantes.

Casiopea A Imagen en falso color del remanente de supernova Casiopea A, obtenida por tres de los Grandes Observatorios de la NASA. El diminuto punto turquesa en el centro es la estrella neutrónica que se formó a partir de los restos de la estrella original, mientras que el variopinto envoltorio que la rodea está compuesto por los restos diseminados de la supernova. Casiopea A se encuentra localizada a unos 10 000 años-luz de distancia, en la dirección de la constelación del mismo nombre. © NASA/JPL-Caltech/Steward Observatory

Ahora, astrofísicos del Departamento de Magnetismo Terrestre (DTM = Department of Terrestrial Magnetism) del Instituto Carnegie han demostrado, por primera vez, que de hecho una supernova pudo haber causado la formación del sistema solar, bajo las más probables condiciones de rápido calentamiento y enfriamiento. Los resultados, publicados en el número del 20 de octubre de 2008 del Astrophysical Journal, han resuelto este prolongado debate. El estudio también arroja luz sobre la formación planetaria, y puede ayudar a los astrobiólogos a entender la posibilidad de formación de planetas habitables alrededor de estrellas distantes.

“Desde la década de 1970 tenemos evidencia química en meteoritos que apunta a que una supernova disparó la formación del sistema solar”, remarcó el autor principal Alan Boss, de Carnegie. “Pero el diablo se metió en los detalles. Hasta este estudio, los científicos no habían podido resolver un escenario auto-consistente, donde el colapso se inicie al mismo tiempo que los recién creados isótopos de la supernova son inyectados en la nube colapsante”.

Versiones de corta vida de isótopos radioactivos (elementos con el mismo número de protones pero diferente número de neutrones) que se encuentran en meteoritos muy antiguos se desintegran en escalas temporales de millones de años y se convierten en elementos diferentes. El hallazgo de estos elementos “descendientes” en meteoritos primitivos implica que los radioisótopos progenitores de corta vida deben haber sido creados apenas un millón de años antes, o algo así, de que los meteoritos mismos se formaran.

Un pasado polvoriento Concepción artística de un disco de polvo orbitando alrededor de una estrella. La nueva investigación demostró que una supernova distante pudo haber causado que una nube de polvo colapsara para finalmente formar nuestro sistema solar. © NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (SSC)

“Uno de estos isótopos progenitores, el hierro⁶⁰, únicamente puede ser creado en cantidades significativas en los potentes hornos nucleares de estrellas masivas o evolucionadas”, explicó Boss. “El hierro⁶⁰ se desintegra en níquel⁶⁰, y se ha encontrado níquel⁶⁰ en meteoritos primitivos, de modo que sabíamos cuándo y dónde se habían formado los isótopos progenitores, pero no sabíamos cómo habían llegado hasta aquí”.

Modelos previos confeccionados por Boss y por Prudence Foster demostraron que los isótopos podían ser depositados en una nube pre-solar si una onda de choque proveniente de una explosión supernova bajaba su velocidad hasta unos 10 a 40 kilómetros por segundo, y la onda y la nube tenían una temperatura constante de -263ºC (10 K).

“Estos modelos no funcionaban si el material se calentaba por compresión y se enfriaba por radiación, y este problema hizo surgir serias dudas en la comunidad sobre si un choque supernova había iniciado o no estos eventos hace más de cuatro mil millones de años”, destacó Harri Vanhala, quien encontró el resultado negativo en su tesis doctoral en el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica en 1997.

Utilizando un código hidrodinámico adaptable de refinado de malla, FLASH 2.5, diseñado para manejar frentes de choque, así como una ley mejorada de enfriamiento, los investigadores de Carnegie tuvieron en cuenta varias situaciones diferentes. En todos los modelos, el frente de choque golpeó una nube pre-solar con una masa equivalente a la de nuestro Sol, consistente en polvo, agua, monóxido de carbono e hidrógeno molecular, alcanzando temperaturas de hasta 727ºC (1 000 K).

Estas diminutas partículas, provenientes de meteoritos conocidos como condritas carbonáceas, miden apenas unas millonésimas de metro y tienen proporciones diferentes de isótopos de nitrógeno (N) y de hidrógeno (H). Estos isótopos se encuentran unidos químicamente a la materia orgánica meteorítica y pueden revelar mucho sobre lo que le sucedió al meteorito mientras atravesaba el sistema solar, a lo largo de miles de millones de años. © Carnegie Institution

En ausencia de enfriamiento, la nube no podía colapsar. Sin embargo, con la nueva ley de enfriamiento, descubrieron que después de 100 000 años la nube pre-solar era mil veces más densa que antes, y que el calor causado por el frente de choque se disipaba rápidamente, resultando en únicamente una fina capa con temperaturas cercanas a los 727ºC (1 000 K). Después de 160 000 años, el centro de la nube había colapsado hasta hacerse un millón de veces más densa, formando el proto-sol. Los investigadores descubrieron que los isótopos del frente de choque se encontraban mezclados en el proto-sol en una forma consistente con su origen en una supernova.

“Esta es la primera vez que se ha mostrado un modelo detallado que funcione de una supernova disparando la formación de nuestro sistema solar”, dijo Boss. “Comenzamos con un Little Bang 9 000 millones de años después del Big Bang”.

Geoda, una cavidad celestial. © Telescopio Espacial Hubble

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Artículo original: “The Little Bang”
Fecha: Octubre 05, 2008
Enlace con el artículo original: aquí
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Nacidas en el viento

Comunicado de Prensa ESO PR 34/08.

Excepcional retrato en múltiples longitudes de onda del nacimiento de varias estrellas.

Telescopios en tierra y en el espacio se han conjuntado para componer una imagen a todo color que ofrece una mirada diferente sobre la historia de la región tachonada de estrellas conocida como NGC 346. Este nuevo y etéreo retrato en el cual luces de diferentes longitudes de onda se arremolinan como acuarelas, revela nueva información acerca de cómo se forman las estrellas. La imagen combina luz infrarroja, visible y de rayos-X capturada por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, el Telescopio de Nueva Tecnología (NTT) de del Observatorio Austral Europeo (ESO) y el telescopio orbitador XMM-Newton de rayos-X de la Agencia Espacial Europea (ESA), respectivamente. Las imágenes en luz visible del NTT permitieron a los astrónomos descubrir gas brillante en la región, y la imagen multi-longitud de onda revela nuevos datos que aparecen únicamente gracias a esta inusual combinación de información.

ESO PR Photo 34/08 – Región de formación estelar NGC 346 Esta imagen se basa en datos del XMM-Newton de ESA (rayos-X, en azul), del Telescopio de Nueva Tecnología de ESO (luz visible, en verde) y del Spitzer de la NASA (infrarrojo, en rojo). La luz infrarroja muestra polvo frío, mientras que la luz visible denota gas resplandeciente, y los rayos-X representan al gas muy caliente. Las estrellas ordinarias aparecen como puntos azules con centros blancos, mientras que las estrellas jóvenes recubiertas por polvo aparecen como puntos rojos con centros blancos. © ESO ESA/JPL-Caltech/NASA/D. Gouliermis (MPIA) et al.

NGC es la más luminosa de las regiones de formación estelar de la Pequeña Nube de Magallanes, una galaxia enana irregular que orbita la Vía Láctea a una distancia de 210 000 años-luz.

“NGC 346 es realmente un zoológico astronómico”, dice Dimitrios Gouliermis del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania, y autor principal del artículo que describe las observaciones. “Cuando combinamos datos en varias longitudes de onda, pudimos distinguir qué es lo que está sucediendo en diferentes partes de esta intrigante región”.

Estrellas pequeñas están diseminadas por toda la región NGC 346, mientras que estrellas masivas prueban su centro. Estas estrellas masivas y la mayoría de las pequeñas se formaron al mismo tiempo a partir de una densa nube, mientras que otras estrellas menos masivas se crearon después a través de un proceso denominado “formación estelar disparada”. La intensa radiación proveniente de las estrellas masivas consumió la estrella de polvo que las rodeaba, haciendo que el gas se expandiera y creara ondas de choque que comprimieron al polvo frío y a los gases cercanos para formar nuevas estrellas.

Los filamentos color rojo anaranjado que rodean al centro de la imagen muestran donde ocurrió este proceso.

Pero otro conjunto de estrellas más jóvenes de poca masa de la región, que se pueden ver como un glóbulo rosáceo en la parte superior de la imagen, no puede ser explicado por este mecanismo. “Estamos interesados particularmente en saber qué fue lo que provocó la formación de este grupo aparentemente aislado de estrellas”, dice Gouliermis.

Al combinar los datos multi-longitud de onda de NGC 346, Gouliermis y su equipo pudieron determinar con precisión al gatillo disparador como una estrella muy masiva que estalló en una explosión supernova hace unos 50 000 años.

Los fuertes vientos provenientes de la agonizante estrella masiva, y no su radiación, empujaron y unieron al gas y al polvo, comprimiéndolos en forma de nuevas estrellas, trayendo a la existencia estos astros jóvenes.

Si bien en esta imagen no pueden verse los restos de esa estrella masiva, una burbuja creada cuando estalló puede ser observada cerca del gran punto blanco con un halo azul en la parte superior izquierda (en realidad, este punto blanco es una colección de tres estrellas).

El hallazgo demuestra que tanto la formación estelar disparada por el viento como por la radiación están en juego en la misma nube. Según Gouliermis, “el resultado nos muestra que la formación estelar es un proceso mucho más complicado de lo que pensábamos, conjuntando mecanismos competitivos o colaboradores diferentes”.

El análisis fue posible únicamente gracias a la combinación de la información obtenida a través de técnicas y equipos muy diferentes, y revela el poder de estas colaboraciones y la sinergia entre los observatorios con base en tierra y en el espacio.

Más información

D. Gouliermis et al., “NGC in the Small Magellanic Cloud. IV. Triggered Star Formation in the H II Region N 66”, a ser publicado en el Astrophysical Journal.
Entre otros autores del artículo se cuentan Thomas Henning, Wolfgang Brandner, Eva Hennekemper, y Felix Hormuth del Instituto Max Planck de Astronomía, y You-Hua Chu y Robert Gruendl de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, EE.UU..

El Telescopio de Nueva Tecnología (NTT) de 3,5 mts de ESO, localizado en La Silla, en Chile, fue el primero en el mundo en tener un espejo principal deformable controlado por computador (óptica activa), una tecnología desarrollada en ESO y aplicada ahora en la mayoría de los grandes telescopios actuales.

Telescopio NTT de ESO en La Silla, desierto de Atacama, Chile. © ESO

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Artículo original: ESO Press Release 34/08.
Título: “Born in the Wind”
Fecha: Octubre 08, 2008
Enlace con el artículo original: aquí
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