lunes, 9 de noviembre de 2009
el 15 de Octubre de 2009 @ 12:50 
viernes, 27 de febrero de 2009
Una estrella lanza llamaradas de rayos gamma
Una estrella de neutrones puede emitir intensas llamaradas capaces de ionizar la capa superior de la atmósfera terrestre incluso a larga distancia. | |
Febrero 10, 2009: Las naves Fermi y Swift, de la NASA, se encuentran monitorizando una estrella neutrónica localizada a 30.000 años luz de la Tierra, la cual ha llamado la atención porque emite poderosas llamaradas de rayos gamma.
Derecha: Concepto artístico de la centelleante estrella en acción. Crédito: Laboratorio de Imágenes Conceptuales del Centro Goddard para Vuelos Espaciales de la NASA [Más información]
La estrella, conocida como SGR J1550-5418, se encuentra ubicada en la constelación sur denominada Norma. Dicha estrella experimentó una serie de erupciones el 3 de octubre de 2008, se tranquilizó por un tiempo y luego volvió a rugir el 22 de enero de 2009, en lo que fue considerado un epidosio intenso.
Debido a sus rápidos estallidos de fuego y a su espectro de rayos gamma, los astrónomos han clasificado al objeto como un "repetidor de rayos gamma suaves" (es sólo el sexto objeto que se conoce de ese tipo). En 2004, una gigantesca llamarada que provino de otro repetidor de rayos gamma suaves resultó ser tan intensa que ionizó la atmósfera superior de la Tierra desde una distancia de 50.000 años luz: más información.
Utilizando datos recopilados mediante un telescopio de rayos-X ubicado en la nave Swift, Jules Halpern, de la Universidad de Columbia, captó los primeros "ecos de luz" que se han visto de un repetidor de rayos gamma suaves. Las imágenes, obtenidas al momento de comenzar el episodio de llamaradas más reciente, muestran lo que parecen ser halos en expansión alrededor de la fuente. Múltiples anillos toman forma a medida que los rayos-X interactúan con las nubes de polvo a diferentes distancias. Haga clic sobre la imagen para ver el video tomado durante 6 días:
Arriba: El telescopio de rayos-X Swift (XRT, por su sigla en idioma inglés) captó un halo que parece haber estado expandiéndose alrededor de la centelleante estrella de neutrones SGR J1550-5418. El halo se formó durante la dispersión de los rayos-X que provenían de las llamaradas más brillantes de las nubes de polvo involucradas. Crédito: NASA/Swift/Jules Halpern, Universidad de Columbia. [Más información]
Los científicos creen que la fuente de estas llamaradas es una estrella de neutrones giratoria (los restos superdensos de una supernova, del tamaño de una ciudad). A pesar de tener apenas 19 kilómetros (12 millas) de diámetro, una estrella neutrónica contiene más masa que el Sol. Se cree que esta estrella de neutrones en particular es una "magnetar" (o magnetoestrella), una estrella neutrónica con un campo magnético increíblemente intenso.
Una teoría muy popular sobre los repetidores de rayos gamma suaves sostiene que las llamaradas son causadas por "terremotos estelares" que tienen lugar en la rígida cubierta externa de la magnetar. A medida que cambia el colosal campo magnético de la magnetar, sus monstruosas fuerzas magnéticas van lastimando la cubierta y, en ocasiones, la rompen. Cuando la cubierta se rompe, produce vibraciones de onda sísmica, que se asemejan a lo que sucede cuando se produce un terremoto, y emite un destello de luz de rayos gamma.
No obstante, todavía no hay nadie que esté seguro de los detalles y queda mucho trabajo por hacer para lograr entender estas hiperactivas y poderosas estrellas.
El telescopio de rayos gamma Fermi, de la NASA, que fue lanzado en junio de 2008, es ideal para este trabajo. "La capacidad que tiene el monitor de llamaradas de rayos gamma del telescopio Fermi para detectar en detalle la estructura de estos eventos nos ayudará a entender mejor la manera en que las magnetares liberan su energía", dijo Chryssa Kouveliotou, una astrofísica del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA, en Huntsville, Alabama. El objeto ha activado el monitor de llamaradas de rayos gamma del telescopio Fermi en más de 95 ocasiones desde el 22 de enero.
El satélite Wind (Viento), de la NASA, la misión conjunta que llevan a cabo la NASA y Suzaku de Japón, y el satélite INTEGRAL, de la Agencia Espacial Europea, también han detectado llamaradas que provienen de SGR J1550-5418.
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martes, 16 de diciembre de 2008
El telescopio Hubble observa directamente un planeta en órbita alrededor de otra estrella
El Telescopio Espacial Hubble, de la NASA, tomó la primera imagen, en luz visible, de un planeta en órbita alrededor de otra estrella. |
Nov. 13, 2008: El telescopio Hubble, de la NASA, ha tomado la primera imagen, en luz visible, de un planeta que gira alrededor de otra estrella. El planeta, llamado Formalhaut b, posee una masa que, se estima, no es más grande que tres veces la de Júpiter y orbita la brillante estrella Fomalhaut en el hemisferio sur del cielo. Dicha estrella se localiza a 25 años luz de distancia en la constelación Piscis Australis, o "Pez del Sur".
Arriba: Concepto artístico de la estrella Fomalhaut y el planeta de clase joviana que fue observado con el Telescopio Espacial Hubble. El planeta, llamado Fomalhaut b, orbita la estrella de 200 millones de años de edad cada 872 años terrestres. Crédito: ESA, NASA y L. Calcada (ESO para STScI)
Fomalhaut ha sido una buena candidata para la caza de planetas desde que se halló un exceso de polvo alrededor de la estrella (señal inequívoca de formación planetaria) a principios de la década de 1980. Este hallazgo se produjo utilizando el Satélite para Astronomía Infrarroja o IRAS (sigla que en idioma inglés significa: Infrared Astronomy Satellite), de la NASA.
En 2004, el coronógrafo de la Cámara de Alta Resolución (High Resolution Camera), instalado en la Cámara Avanzada para Sondeos (Advanced Camera for Surveys) del telescopio Hubble, produjo la primera imagen resuelta, en luz visible, de la región que rodea a Fomalhaut. (Nota: un coronógrafo es un aparato que puede bloquear la luz brillante de una estrella central para revelar objetos tenues que se encuentren a su alrededor). La imagen mostró claramente un anillo de residuos protoplanetarios de aproximadamente 34.600 millones de kilómetros de diámetro (21.500 millones de millas) con una orilla interna claramente definida.
El astrónomo que utiliza el telescopio Hubble, Paul Kalas, de la Universidad de California, en Berkeley, y los miembros de su equipo, propusieron en 2005 una hipótesis que establece que el anillo de polvo estaba siendo gravitacionalmente modificado o, en la jerga astronómica, "pastoreado" por un planeta localizado entre la estrella y la orilla interna del anillo.
Ahora, el telescopio Hubble ha fotografiado directamente un punto que actúa como fuente de luz, el cual se localiza a 2.900 millones de kilómetros (1.800 millones de millas) de la orilla interna del anillo. Los resultados están informados en la edición de la revista científica Science, del 14 de noviembre.
"Nuestras observaciones con el telescopio Hubble fueron increíblemente demandantes. Fomalhaut b es mil millones de veces más tenue que la estrella. Comenzamos este programa en el año 2001 y nuestra perseverancia finalmente dio sus frutos", dice Kalas.
Las observaciones, llevadas a cabo con un intervalo de 21 meses, realizadas con el coronógrafo de la Cámara Avanzada para Sondeos, muestran que el objeto se está moviendo en una trayectoria alrededor de la estrella y, por lo tanto, está gravitacionalmente ligado a ella. El planeta orbita a una distancia de 17.200 millones de kilómetros (10.700 millones de millas) de la estrella, o lo que equivale a aproximadamente 10 veces la distancia de Saturno al Sol.
Derecha: Esta imagen en luz visible tomada con el telescopio Hubble muestra al recientemente descubierto planeta Fomalhaut b en órbita alrededor de su estrella materna. [Imagen ampliada]
Kalas y su equipo inicialmente usaron el telescopio Hubble para fotografiar a la estrella Fomalhaut, en 2004, y de este modo hicieron el descubrimiento inesperado del anillo de residuos. En esa ocasión, notaron algunas fuentes brillantes en la imagen que podrían ser planetas. Una imagen de seguimiento, en 2006, mostró que uno de los objetos había cambiado de posición respecto de la que tenía en 2004. El tamaño del desplazamiento entre las dos fotografías corresponde a una órbita con un período de 872 años, calculado mediante las leyes de Kepler del movimiento planetario.
Se planean ya futuras observaciones en las que se intentará ver al planeta en luz infrarroja y se buscará evidencia de nubes de vapor de agua en su atmósfera. Esto dará pistas sobre la evolución de un planeta relativamente nuevo, de 100 millones de años de edad. Las mediciones astrométricas de la órbita del planeta permitirán lograr una precisión suficiente para determinar una masa exacta.
El Telescopio Espacial James Webb, de la NASA, cuyo lanzamiento se encuentra programado para el año 2013, podrá llevar a cabo observaciones coronográficas de Fomalhaut en el infrarrojo cercano y medio. Asimismo, el telescopio Webb podrá "cazar" nuevos planetas en el sistema y examinar la región interna del anillo de polvo en busca de estructuras tales como un cinturón de asteroides interno.
Para obtener mayor información acerca de esta historia y del Telescopio Espacial Hubble, visite: http://www.nasa.gov/hubble
jueves, 4 de diciembre de 2008
Se descubrieron rayos cósmicos de un misterioso objeto cercano
Investigadores descubrieron un enigmático exceso de electrones de alta energía que bombardean la Tierra desde el espacio. Aún se desconoce cuál es la fuente de estos rayos cósmicos. |
Nov. 19, 2008: Un equipo internacional de investigadores ha descubierto un enigmático exceso de electrones que bombardean la Tierra desde el espacio. Se desconoce cuál es la fuente de estos rayos cósmicos, pero debe de estar cerca del sistema solar y podría estar hecha de materia oscura. Los resultados del descubrimiento se informan en el ejemplar del 20 de noviembre de la revista Nature.
Derecha: Concepto artístico de rayos cósmicos que golpean contra la atmósfera superior de la Tierra. Crédito de la imagen: Simon Swordy, Universidad de Chicago. [Imagen ampliada]
Los rayos cósmicos galácticos son partículas subatómicas aceleradas a casi la velocidad de la luz por explosiones de supernovas distantes y por otros sucesos violentos. Dichos rayos viajan por toda la Vía Láctea, formando una nube de partículas de alta energía que ingresa al sistema solar desde todas direcciones. Los rayos cósmicos están compuestos principalmente por protones y núcleos atómicos más pesados con una "pizca" de electrones y fotones que "condimentan" la mezcla.
Wefel compara esto con conducir por una carretera entre sedanes, furgonetas y camiones, cuando de repente una gran cantidad de Lamborghini irrumpen en el tránsito normal. "Uno no espera ver tantos automóviles de carrera en el camino, o tantos electrones de alta energía en la mezcla de rayos cósmicos". Durante cinco semanas, en las cuales se lanzaron globos, en 2000 y 2003, el ATIC contó 70 electrones en exceso en el rango de energía de 300-800 GeV. ("Exceso" significa sobre y por arriba de la cantidad usual esperada del fondo galáctico.) Setenta electrones puede no sonar como una gran cantidad pero, al igual que setenta Lamborghini en la carretera, es un exceso significativo.
Arriba: Cuentas de electrones de alta energía realizada por el ATIC. La curva triangular ajustada a los datos proviene de un modelo de aniquilación de materia oscura que presenta una partícula Kaluza-Klein con una masa cercana a los 620 GeV. Los detalles se pueden encontrar en la edición de Nature del 20 de noviembre de 2008: "Un exceso de electrones de rayos cósmicos a energías de 300-800 GeV" ("An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800 Gev"), por J. Chang y colaboradores. [Imagen ampliada]
"La fuente de estos exóticos electrones debe de estar relativamente cerca del sistema solar —a no más de un kiloparsec de distancia", dice el coautor de la investigación, Jim Adams, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center, en idioma inglés), de la NASA.
¿Por qué debe de estar cerca la fuente? Adams explica: "Los electrones de alta energía pierden energía rápidamente conforme vuelan a través de la galaxia. Se desprenden de la energía principalmente de dos maneras: (1) cuando colisionan con protones de menor energía, en un proceso llamado dispersión inversa de Compton y (2) cuando irradian parte de su energía moviéndose en forma de espiral a través del campo magnético de la galaxia". Para cuando un electrón ha viajado un kiloparsec completo, ya no es de tan 'alta energía'.
Por lo tanto, los electrones de alta energía son locales. Algunos miembros del equipo de investigación creen que la fuente podría estar a menos de unos cientos de parsecs de distancia. A modo de comparación, el disco de la galaxia espiral denominada Vía Láctea mide cerca de treinta mil parsecs de ancho. (Un parsec es equivale a aproximadamente tres años luz.)
Derecha: El detector de rayos cósmicos del ATIC asciende hacia la estratosfera amarrado a un globo de investigación de gran altitud. Más imágenes del lanzamiento: #1, #2, #3.
Esta inexactitud da rienda suelta a la imaginación. Las posibilidades menos exóticas incluyen, por ejemplo, un pulsar cercano, un 'microcuasar' o un agujero negro de masa estelar (todos ellos son capaces de acelerar electrones a estas energías). Es posible que una fuente de este tipo merodee no muy lejos sin ser detectada. El recientemente lanzado Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, de la NASA, está apenas comenzando a examinar el cielo con suficiente sensibilidad como para revelar algunos de estos objetos.
Una posibilidad aún más tentadora es la materia oscura.
Existe una clase de teorías físicas llamadas "teorías de Kaluza-Klein" que busca conciliar la gravedad con otras fuerzas fundamentales, y lo hace proponiendo dimensiones extra. Además de la familiar tridimensión de la experiencia humana, podría haber hasta ocho dimensiones más tejidas en el espacio que nos rodea. Una explicación popular sobre la materia oscura, que todavía no ha sido demostrada, es que las partículas que la forman habitan las dimensiones extra. Nosotros sentimos su presencia mediante la fuerza de gravedad, pero no las detectamos de ninguna otra manera.
¿Cómo es que esto produce rayos cósmicos en exceso? Las partículas de Kaluza-Klein tienen la curiosa propiedad (una de muchas) de ser sus propias antipartículas. Cuando dos de ellas colisionan, se aniquilan mutuamente, produciendo de este modo un rocío de fotones y electrones de alta energía. Sin embargo, los electrones no se pierden en dimensiones escondidas sino que se materializan en las 3 dimensiones del mundo real donde el ATIC puede detectarlas como "rayos cósmicos".
"Nuestros datos podrían ser explicados por una nube o grumo de materia oscura en los alrededores del sistema solar", dice Wefel. "En particular, existe una hipotética partícula Kaluza-Klein con una masa cercana a los 620 GeV que, al ser aniquilada, debería producir electrones con el mismo espectro de las energías que observamos".
El hecho de poner a prueba esta posibilidad no es menor porque la materia oscura es muy, bueno, oscura. Pero puede ser posible encontrar la nube buscando otros productos de la aniquilación, tales como los rayos gamma. De nuevo, el Telescopio Espacial Fermi puede tener la mejor oportunidad de ubicar la fuente.
"Sea lo que sea", dice Adams, "va a ser increíble".
Para obtener más información acerca de esta investigación, consultar "Un exceso de electrones de rayos cósmicos a energías de 300-800 GeV" ("An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800 Gev"), por J. Chang y colaboradores, en el ejemplar del 20 de noviembre de 2008, de Nature.
jueves, 30 de octubre de 2008
Un "diminuto" misterio: ¿Qué son las explosiones breves de rayos gamma?
| Los científicos se han reunido para discutir las posibles causas de las explosiones más energéticas del universo y para determinar cómo comprobarlas. |
Octubre 20, 2008: Durante décadas fue un asunto desconcertante. De repente, los astrónomos que observaban con sus telescopios veían emerger ocasionalmente en el oscuro cielo nocturno rápidas explosiones luminosas de alta energía, que parecían bombillas de luz, al otro lado del universo.
Derecha: Concepto artístico de una explosión de rayos gamma.
En la actualidad, los astrónomos ya saben cuáles son las causas de las GRB de larga duración: el colapso y la posterior explosión de una estrella ultramasiva que forma un agujero negro en su núcleo (una explicación que inicialmente propuso Stan Woosley, de la Universidad de California, en San Diego). Pero hay una segunda categoría de GRBs cuyo origen aún es un misterio.
"Las explosiones breves (o de corta duración) no se entienden demasiado. Allí es donde está la frontera [de la investigación] en la actualidad", dice Neil Gehrels, investigador principal a cargo del satélite Swift de detección de GRBs, de la NASA, en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales.
"Habíamos tenido buenas evidencias desde la década de 1990 de que las explosiones de corta duración eran de una clase distinta a las de larga duración", explica Gehrels. "Tenía que ver con las propiedades de sus rayos gamma". Las explosiones breves, además de durar menos de aproximadamente 2 segundos, tienen un espectro de emisión distinto. Los rayos gamma de las explosiones de corta duración se inclinan hacia el extremo de muy alta energía del espectro, mientras que las explosiones de larga duración emiten rayos gamma de más baja energía.
Las diferencias se manifestaron en 2005, cuando, por primera vez, los telescopios pudieron captar las luminiscencias de las GRB de corta duración. Los residuos que se volvían tenues no mostraban evidencias de provenir de una supernova, lo cual era un argumento en contra respecto de su origen en el colapso de una estrella masiva. George Ricker, del Instituto Tecnológico de Massachussets, investigador principal del satélite HETE (sigla en idioma inglés de High Energy and Transient Explorer, en español: Satélite Explorador Transitorio de Alta Energía), se hizo famoso por comparar la explosión breve del 9 de julio de 2005 con un "perro que no ladraba".
En última instancia, la causa de las explosiones breves aún se desconoce. Pero los científicos tienen ya algunas buenas hipótesis.
Arriba: Concepto artístico de la colisión de dos estrellas de neutrones.
La teoría con más aceptación es que estas explosiones se originan en colisiones extremadamente violentas entre pares de estrellas de neutrones. Estas estrellas no son gigantescos globos gaseosos con penachos como las que originan las otras explosiones —una estrella de neutrones se parece más a un núcleo atómico de 12 kilómetros de diámetro. Como los átomos que componen la materia "sólida" normal son casi enteramente espacio vacío, una estrella que está compuesta casi completamente por neutrones apilados unos contra otros es extraordinariamente densa: una pizca de materia de una estrella de neutrones tendría una masa de más de un billón de kilogramos. La densidad y la gravedad de una estrella de neutrones son apenas menores que las de un agujero negro. "Cuando dos de estas estrellas duras chocan una contra la otra, el resultado es una feroz y muy breve explosión. Es como una especie de choque estrepitoso".
Entonces, ¿cómo podrían los científicos saber si esta explicación es cierta?
Una manera podría ser detectar ondas gravitatorias. Antes de que dos estrellas de neutrones colisionen, una giraría en torno a la otra como un sistema binario. Debido a que sus campos gravitatorios son tan intensos, las estrellas generarían ondas que se propagarían hacia afuera en el tejido del espacio-tiempo: ondas gravitatorias. Conforme las estrellas de neutrones cayeran en espiral una hacia la otra, la frecuencia de estas ondas se incrementaría rápidamente en un patrón característico que se conoce como señal de gorjeo (en idioma inglés: chirp signal).
"Los científicos están tratando de detectar eso ahora mismo", dice Gehrels. "Es, en última instancia, la mejor manera de verificar el modelo".
Los científicos del simposio que se realiza en Huntsville discuten acerca del progreso de los detectores de ondas gravitatorias, como el Observatorio Láser de Ondas Gravitatorias por Interferometría (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory o LIGO, en idioma inglés), el cual está ubicado en Hanford, Washington, y en Livingston, Louisiana. Usando rayos láser para medir cuidadosamente las distancias entre pares de espejos montados en los observatorios, los científicos del LIGO pueden llegar a notar pequeños cambios en tales distancias, que solamente se pueden dar si las sutiles ondas gravitatorias atravesaran la Tierra.
También existen otras explicaciones posibles para las GRB de corta duración, pero solamente los datos de experimentos como el LIGO podrían determinar cuál es la verdadera causa de estas misteriosas explosiones celestes.
El Sexto Simposio sobre Explosiones de Rayos Gamma de Huntsville 2008 está patrocinado por los proyectos Fermi y Swift de la NASA y es presentado por el Equipo Fermi GBM, cuya base se encuentra en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, ubicado en Huntsville.
