Explosiones gigantes enterradas en polvo

Por primera vez, observaciones llevadas a cabo con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) han permitido establecer de forma directa cuáles son las proporciones de gas molecular y polvo que se encuentran en una galaxia que alberga estallidos de rayos gamma (GRB) — las explosiones más grandes que tienen lugar en el universo. Sorprendidos, los investigadores han comprobado que hay menos gas del esperado y, proporcionalmente, mucho más polvo, haciendo que algunos GRB aparezcan como “GRB oscuros”. Este trabajo aparece en la revista Nature el 12 de junio de 2014 y es el primer resultado científico de ALMA en torno a los GRB, mostrando el potencial del conjunto de antenas para ayudarnos a comprender mejor cómo se comportan estos objetos.

Los estallidos de rayos gamma (GRBs por sus siglas en inglés, Gamma-Ray Bursts) son intensas explosiones de altísima energía observadas en galaxias distantes — el fenómeno explosivo más brillante del universo. Los que duran más de un par de segundos son conocidos como estallidos de rayos gamma de larga duración (LGRBs, de long-duration gamma-ray bursts) y se asocian con las explosiones de supernova — potentes detonaciones que tienen lugar al final de la vida de las estrellas masivas.

En cuestión de segundos, un estallido típico libera tanta energía como la que habrá liberado el Sol a lo largo de sus diez mil millones de años de vida. La propia explosión suele estar seguida de una emisión que va apagándose poco a poco, conocida como brillo residual (afterglow), que se cree tiene su origen en las colisiones entre el material expulsado y el gas circundante.

Sin embargo, misteriosamente, algunos estallidos de rayos gamma parecen no tener ningún brillo residual— son denominados estallidos oscuros. Una posible explicación es que las nubes de polvo absorben la radiación del brillo residual.

En los últimos años, los científicos han estado trabajando para comprender mejor cómo se forma un GRB estudiando sus galaxias anfitrionas. Dentro de estas galaxias, los astrónomos esperaban encontrar estrellas masivas progenitoras de los GRB en regiones activas de formación estelar, que podrían estar rodeadas por una gran cantidad de gas molecular — el combustible para la formación de estrellas. Sin embargo, no había ningún resultado observacional para respaldar esta teoría, dejando la incógnita sin respuesta durante mucho tiempo.

Por primera vez, un equipo de astrónomos de Japón ha utilizado ALMA para detectar la emisión de radio procedente del gas molecular en dos anfitrionas de LGRB — GRB 020819B y GRB 051022 — a unos 4.300 6.900 millones de años luz respectivamente. Aunque tales emisiones de radio nunca habían sido detectadas en las galaxias GRB, ALMA lo ha hecho posible gracias a su alta sensibilidad sin precedentes.

Kotaro Kohno, profesor de la Universidad de Tokio y miembro del equipo de investigación, dijo: "hemos estado buscando gas molecular en galaxias GRB durante más de diez años utilizando varios telescopios alrededor del mundo. Como resultado de nuestro arduo trabajo, finalmente logramos un avance notable utilizando el poder de ALMA. Estamos muy entusiasmados con lo que hemos logrado".

Otro logro notable, hecho posible gracias a la alta resolución de ALMA, fue descubrir la distribución del gas molecular y el polvo en galaxias GRB. Observaciones de GRB 020819B revelaron un entorno extraordinariamente rico en polvo, mientras que, cerca del centro de la galaxia anfitriona, se encontraba gas molecular. Es la primera vez que se ha revelado dicha distribución en galaxias GRB.

"No esperábamos que los GRB pudieran tener lugar en un ambiente tan polvoriento, con una proporción tan baja de gas molecular con respecto al polvo. Esto indica que el GRB se produjo en un ambiente muy diferente al de una típica región de formación estelar", afirma Hatsukade. Esto sugiere que las estrellas masivas que murieron como GRB cambiaron el ambiente en la región de formación estelar antes de explotar.

El equipo de investigación cree que, una posible explicación para la alta proporción de polvo en comparación con el gas molecular en el lugar donde tienen lugar los GRB, es la diferencia en sus reacciones a la radiación ultravioleta. Puesto que los enlaces entre los átomos que componen las moléculas se rompen fácilmente por la radiación ultravioleta, el gas molecular no puede sobrevivir en ambientes expuestos a una fuerte radiación ultravioleta producida por las calientes estrellas masivas en su región de formación estelar, incluyendo la que tarde o temprano explota como el observado GRB. Aunque también se observa una distribución similar en GRB 051022, esto aún debe ser confirmado debido a la falta de resolución (dado que el anfitrión del GRB 051022 está situado más lejos que el que alberga al GRB 020819B). En cualquier caso, estas observaciones de ALMA apoyan la hipótesis de que el polvo que absorbe la radiación del brillo residual es el responsable de generar explosiones oscuras de rayos gamma.

"Los resultados obtenidos esta vez fueron más allá de nuestras expectativas. Necesitamos llevar a cabo otras observaciones en otras galaxias GRB para ver si podría tratarse de condiciones ambientales generales a cualquier sitio que albergue un GRB. Esperamos futuras investigaciones con la ampliación de las capacidades de ALMA", concluye Hatsukade.

Científicos chilenos descubren nuevo planeta que podría albergar condiciones de vida

Un equipo internacional de astrónomos, en el que participan investigadores de instituciones chilenas, han identificado dos nuevos planetas que orbitan una estrella cercana al Sol, uno de los cuales podría reunir condiciones suficientes como para ser "habitable".

Los científicos descubrieron dos planetas, denominados Kapteyn b y Kapteyn c, que orbitan alrededor de la estrella de Kapteyn, una de las viejas vecinas del Sol, a tan sólo 13 años luz de nuestro astro.

Kapteyn está situada en la constelación de Pictor, es la segunda estrella más rápida del firmamento y con un tercio de la masa del Sol se clasifica dentro de las enanas rojas, estrellas pequeñas y relativamente frías.

El planeta Kapteyn b tiene cinco veces la masa de la Tierra y orbita su estrella cada 48 días, lo que indica que está a la distancia adecuada de su estrella y es suficientemente cálido como para albergar agua líquida en su superficie, según afirmó el grupo de científicos.
Para hacer este descubrimiento los investigadores, liderados por miembros de la Universidad Queen Mary de Londres, midieron pequeñísimas oscilaciones periódicas tanto de la estrella como de sus planetas.

A través de estas oscilaciones periódicas los científicos pueden conocer la masa y los tiempos de órbita de los planetas y determinar si podrían ser habitable o no.

"El período de orbitación está relacionado con la distancia del planeta de la estrella; cuanto más lejos estás más tardas en orbitar la estrella, tu año es más largo. Para cada estrella hay una zona habitable específica; las enanas rojas son frías y no desprenden tanta energía. Pero si situáramos la Tierra en la zona donde se encuentra este planeta y orbitara en el mismo periodo de tiempo, mantendría su agua líquida", explicó a la AFP James Jenkins, astrónomo del Center for Excellence in Astrophysics and Associated Techonolgies (CATA), con sede en Chile, quien participó en la investigación.

"Por el momento son las únicas dos medidas reales que tenemos hasta que llegue la próxima generación de telescopios, potencialmente en unos 20 años más", añadió.

Por su parte, Kapteyn c es un planeta mucho más grande. Su año dura 121 días, lo que hace que sea demasiado frío y quede excluido de la posibilidad de albergar vida. 

Para descubrir estos dos planetas, que habían permanecido sin detectar durante mucho tiempo, "utilizamos datos de archivos de forma conjunta de tres telescopios y aplicamos un nuevo método que utiliza periodogramas de probabilidad, lo que nos permitió movernos un paso más allá de las técnicas utilizadas en el campo", añadió Jenkins.

En total se han descubierto unos 22 planetas, según las estimaciones más aventuradas, o 9 según las más conservadoras, que podrían albergar vida, afirma el "Catálogo de Exoplanetas Habitables" de la Universidad de Puerto Rico en Arecibo.

Ciudadanos científicos se comunican exitosamente con nave espacial

Un grupo de ciudadanos científicos ha establecido comunicación exitosamente con una nave inactiva de la NASA en un intento de dar un nuevo aliento de vida científico en una misión de más de 35 años.

La NASA firmó un Acta de Acuerdo Espacial No reembolsable (NRSSA en inglés) con Skycorp, Inc., en Los Gatos, California el 21 de mayo, que permite a la compañía contactar y posiblemente comandar y controlar, la nave International Sun-Earth Explorer-3 (ISEE-3) de la NASA como parte del projecto de reinicio de las funciones de ISEE-3.

EL primer contacto con ISEE-3 fue logrado en el Radio Observatorio de Arecibo en Puerto Rico. El contacto inicial fue un tono seguido de comandos específicos. El equipo ha cambiado modos, así que la nave va a transmtir información de telemetría. Sobre los siguientes días y semanas están planeando evaluar la salud general de la nave y refinar las técnicas requeridas para encender sus motores y traerla de vuelta a una órbita cercana a la Tierra.

"La NASA felicita al equipo del Proyecto de Reinicio de ISEE-3 y a todos los involucrados en establecer comunicaciones con la nave ISEE-3," dijo Allard Beutel, vocero de la NASA en Washington. "El equipo está ahora viendo si los instrumentos científicos a bordo están en funcionamiento. La contribución de cinecia ciudadana de ISEE-3, si se recuperó, va a ser altamente dependiente del estado de los instrumentos. Este creativo esfuerzo para recapturar la nave, ya ha comprometido a los científicos ciudadanos y a los ciudadanos operadores de la nave, y está capturando la curiosidad de la siguiente generación."

Esta es la primera vez que la NASA ha hecho tal acuerdo para el uso de una nave espacial que la agencia no está utilizando o haya planeado usarla denuevo. NRSAA detalla los aspectos técnicos, de seguridad, legales y de propiedad que se abordarán antes de realizar cualquier intento de comunicarse o controlar la nave espacial de la era de los 1970's mientras se acreca a la Tierra en Agosto.

Un cúmulo de estrellas en la estela de Carina

En esta colorida nueva imagen obtenida por el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros en el Observatorio La Silla, en Chile, vemos el cúmulo estelar NGC 3590. Estas estrellas brillan frente a un impresionante paisaje de manchas oscuras de polvo y coloridas nubes de gas brillante. Este pequeño encuentro estelar revela a los astrónomos algunas claves sobre cómo se forman y evolucionan estas estrellas, al tiempo que nos da pistas acerca de la estructura de los brazos espirales de nuestra galaxia.

NGC 3590 es un pequeño cúmulo abierto de estrellas que se encuentra a unos 7.500 años luz de la Tierra, en la constelación de Carina (la Quilla). Está formado por docenas de estrellas vagamente ligadas por la gravedad y tiene unos 35 millones de años.

No se trata sólo de un cúmulo bonito: es muy útil para los astrónomos. Mediante el estudio de este cúmulo tan particular - y otros cercanos- los astrónomos pueden explorar las propiedades del disco espiral de nuestra galaxia, la Vía Láctea. NGC 3590 se encuentra en el segmento individual más grande del brazo espiral que puede verse desde nuestra posición en la galaxia: la distintiva espiral de Carina.

La Vía Láctea tiene múltiples brazos espirales, largas y curvadas corrientes de gas y estrellas que se extiende desde el centro galáctico. Estos brazos — dos principales, con un mayor número de estrellas, y dos menores, menos poblados — se nombran según las constelaciones en las que son más prominentes. La espiral de Carina se ve desde la Tierra como un pedazo de cielo densamente poblado de estrellas, en el brazo menor de Carina-Sagitario.

El nombre de este brazo — Carina o la Quilla — es absolutamente apropiado. Estos brazos espirales son, en realidad, ondas de gas y estrellas amontonadas que barren el disco galáctico, desencadenando brillantes estallidos de formación estelar y dejando en su estela cúmulos como NGC 3590. Encontrando y observando estrellas jóvenes como las de NGC 3590, es posible determinar las distancias a las diferentes partes de este brazo espiral, aprendiendo más sobre su estructura.

Un cúmulo abierto típico pueden contener desde unas pocas decenas a unos pocos miles de estrellas, proporcionando a los astrónomos pistas sobre la evolución estelar. Las estrellas en un cúmulo como NGC 3590 nacen de la misma nube de gas y más o menos al mismo tiempo, haciendo de estos cúmulos los lugares perfectos para poner a prueba las teorías sobre cómo se forman y evolucionan las estrellas.

En esta imagen obtenida por el instrumento Wide Field Imager (WFI), instalado en el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros en La Silla, vemos el cúmulo y las nubes de gas que lo rodean, que brillan en tonalidades anaranjadas y rojas debido a la radiación procedente de las estrellas calientes más cercanas. El gran campo de visión de WFI también ha captado un enorme número de estrellas de fondo.

Para obtener esta imagen, se realizaron múltiples observaciones utilizando diferentes filtros para captar los variados colores de la escena. Esta imagen fue creada mediante la combinación de imágenes tomadas en las partes visible e infrarroja del espectro y utilizando un filtro especial que recogió sólo la luz que proviene del hidrógeno brillante.

El misterio de la formación de un magnetar, ¿resuelto?

Los magnetares son los extraños remanentes superdensos de explosiones de supernovas. Son los imanes más potentes conocidos en el universo — millones de veces más potentes que los imanes más fuertes de la Tierra. Utilizando el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, un equipo de astrónomos europeos cree haber hallado, por primera vez, a la estrella compañera de un magnetar. Este descubrimiento ayuda a explicar cómo se forman los magnetares — un enigma de hace 35 años — y por qué esta estrella particular no colapsó en agujero negro tal y como esperarían los astrónomos.

Cuando una estrella masiva colapsa por su propia gravedad durante una explosión de supernova, puede formar, o bien una estrella de neutrones o un agujero negro. Los magnetares son una forma inusual y muy exótica de estrella de neutrones. Como todos estos objetos extraños, son pequeños y extraordinariamente densos — una cucharadita de materia de estrella de neutrones tendría una masa de aproximadamente mil millones de toneladas — pero también tienen campos magnéticos extremadamente potentes. Las superficies de los magnetares liberan grandes cantidades de rayos gamma cuando atraviesan una etapa de ajuste repentino, conocida como un terremoto estelar (starquake), consecuencia de las enormes tensiones que tienen lugar en sus cortezas.
El cúmulo estelar Westerlund 1, situado a 16.000 años luz de la Tierra, en la constelación austral de Ara (el Altar), alberga uno de las dos docenas de magnetares conocidos en la Vía Láctea. Se llama CXOU J164710.2-455216 y ha intrigado enormemente a los astrónomos.
"En nuestro anterior trabajo (eso1034) demostramos que el magnetar del cúmulo Westerlund 1 (eso0510) debe haber nacido de la explosiva muerte de una estrella con unas 40 veces la masa del Sol. Pero este hecho representa un problema en sí mismo, ya que se supone que, tras morir, las estrellas tan masivas colapsan para formar agujeros negros, no estrellas de neutrones. No entendíamos cómo podía haberse transformado en magnetar", afirma Simon Clark, autor principal del artículo que plasma estos resultados.
Los astrónomos propusieron una solución a este misterio. Sugirieron que el magnetar se formó por las interacciones de dos estrellas muy masivas en órbita una en torno a la otra, en un sistema binario tan compacto que encajaría dentro de la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Pero, hasta ahora, no se había detectado ninguna estrella acompañante en la ubicación del magnetar en Westerlund 1, así que los astrónomos utilizaron el VLT para buscarlo en otras partes del cúmulo. Buscaron estrellas fugitivas — objetos que escapan del cúmulo a grandes velocidades — que podría haber sido expulsadas de la órbita por la explosión de una supernova que formó al magnetar. Se descubrió que una estrella, conocida como Westerlund 1-5, parecía encajar perfectamente con lo que buscaban.
"No es sólo que esta estrella tenga la alta velocidad esperada si está siendo impulsada por una explosión de supernova, sino que además parece imposible replicar, en una estrella individual, las condiciones de baja masa, alta luminosidad y abundancia de carbono en la composición — un pista que indica que debe haberse formado, originalmente, con una compañera binaria", añade Ben Ritchie (Open University), coautor del nuevo artículo.
Este descubrimiento permitió a los astrónomos reconstruir la historia de la vida de la estrella que permitió la formación del magnetar en lugar del esperado agujero negro. En la primera etapa de este proceso, la estrella más masiva de la pareja comienza a quedarse sin combustible, transfiriendo sus capas externas a su compañera menos masiva — que está destinada a convertirse en magnetar — haciendo que gire cada vez más rápido. Esta rápida rotación parece ser el ingrediente esencial en la formación del campo magnético ultra-fuerte del magnetar.
En la segunda etapa, como resultado de esta transferencia de masa, la propia compañera llega a ser tan masiva que, a su vez, desprende una gran cantidad de la masa recientemente adquirida. Gran parte de esta masa se pierde, pero una parte pasa de nuevo a la estrella original, la que todavía hoy vemos brillando y conocemos como Westerlund 1-5.
"Este proceso de intercambio de material ha sido el que ha proporcionado a Westerlund 1-5 su firma química única, y el que ha permitido que la masa de su compañera encoja a niveles lo suficientemente bajos como para que nazca un magnetar en lugar de un agujero negro — ¡una forma de pasarse la “papa caliente” con consecuencias cósmicas!", concluye Francisco Najarro (Centro de Astrobiología, España), miembro del equipo de investigación.
Por tanto, en la receta para formar un magnetar, parece que un ingrediente fundamental es ser una de las componentes de una estrella doble. La rápida rotación generada por la transferencia de masas entre las dos estrellas parece necesaria para generar el campo magnético ultra fuerte y, posteriormente, una segunda fase de transferencia de masa permite al futuro magnetar adelgazar lo suficiente como para no colapsar en agujero negro en el momento de su muerte.

Corazón de la Oscuridad

La formación de estrellas dentro de una galaxia es un proceso complicado. Tenemos modelos de formación de galaxias, pero una de las dificultades con estos modelos ha sido que, predicen una mayor formación de estrellas en galaxias grandes que las que observamos. Esto parecería indicar que existe un mecanismo que dificulta la formación de estrellas en galaxias grandes. Básicamente, en un punto en la formación de la galaxia, debe haber algo que empuja el gas fuera de la galaxia, evitando que se formen guarderías estelares.

Uno de los mecanismos propuestos es la presencia de supernovas. En las galaxias más grandes, existe una mayor probabilidad de encontrar más supernovas, y las enorme luminosidad de estas supernovas tenderían a empujar el gas fuera y lejos de la galaxia. Esto significa, que mientras una supernova pueda tener efecto, no pueden ser el único mecanismo para galaxias realmente grandes.

Otra posibilidad es el agujero negro central de una galaxia. Cuando estos agujeros supermasivos consumen materia, crean una enorme cantidad de calor y luz. Como una supernova, tenderían a empujar el gas hacia afuera de la galaxia. Pero, la masa del agujero negro tendería también a "tirar" el gas hacia el, así que eso debería oponerse al efecto. Los agujeros negros galácticos, tienden a oscilar entre periodos activos y pasivos, así que ha habido una pregunta de si los periodos activos producen suficiente calor y luz para empujar el gas hacia afuera y dificultar la producción de estrellas.

Unos años atrás, la relación entre el tamaño del agujero negro galáctico y la producción de estrellas fue presentado en Nature. El equipo usó los datos del telescopio espacial ultravioleta "GALEX", que es particularmente bueno observando estrellas jóvenes en galaxias cercanas. Con estas observaciones, fueron capaces de distinguir entre galaxias que tuvieron una importante formacióin estelar en los últimos mil millones de años, y otros que no. Ellos pudieron determinar también la masa del agujero negro central en esas galaxias usando mediciones de velocidad.

Lo que encontraron fue que hay un agujero negro de masa crítica  para una galaxia. Si la masa del agujero negro está bajo esta masa, los periodos activos son suficientemente intensos para llevar el gas afuera de la galaxia y disminuir la producción de estrellas. Bajo esa masa la actividad no es suficiente para prevenir la formación estelar.

Eso parece que, cuando el agujero negro central crece en masa en el tiempo, eventualmente se transforma en un corazón de la oscuridad.

Cassini espía al gigante de hielo Urano

La nave Cassini de la NASA ha capturado su primera imagen del pálido azul gigante de hielo "Urano" en una distancia más allá de los anillos de Saturno.

 

La nave robótica brevemente dirigió su mirada desde la anillada belleza de Saturno el 11 de Abril, a observar el planeta distante, el cual es el séptimo planeta desde el Sol.

Los planetas Urano y Neptuno se refieren a veces como "gigantes de hielo" para distinguirlos de sus hermanos más grandes , Júpiter y Saturno, los clásicos " gigantes gaseosos ". El apodo se deriva del hecho de que una parte relativamente grande de la composición de los planetas se compone de agua , amoníaco y metano , que normalmente se congelan como helados en las frías profundidades del sistema solar exterior . Júpiter y Saturno están hechos casi totalmente de hidrógeno y helio , con porcentajes más pequeños de estos hielos .

Cuando se obtuvo este punto de vista , Urano estaba casi en el lado opuesto del Sol , visto desde Saturno a una distancia de aproximadamente 28,6 unidades astronómicas de Cassini y Saturno. Una unidad astronómica es la distancia media entre la Tierra y el Sol , equivalente a 93 millones millas (150 millones de kilómetros) . Su punto más cercano - una vez durante cada órbita de Saturno de cerca de 30 años - los dos planetas se acercan al cabo de aproximadamente 10 unidades astronómicas de la otra.

Además de su atractivo estético , la vista de la Cassini de Urano también tiene un propósito práctico. Los científicos que trabajan en varias de las investigaciones científicas de la Cassini esperan que van a ser capaces de utilizar las imágenes y espectros de estas observaciones para ayudar a calibrar sus propios instrumentos.

La misión Cassini- Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA , la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. JPL, una división del California Institute of Technology de Pasadena , California dirige la misión para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA en Washington.