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Un espectáculo galáctico

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Imagen compuesta de las galaxias Antennae, a partir de datos de Chandra, Hubble y Spitzer

Una bella nueva imagen de dos galaxias en colisión ha sido publicada por los Grandes Observatorios de la NASA. Las galaxias Antennae -o galaxias Antena-, situadas a unos 62 millones de años-luz de la Tierra, se muestran en esta imagen compuesta del Observatorio de rayos X Chandra (en azul), el Telescopio Espacial Hubble (en dorado) y el Telescopio Espacial Spitzer (en rojo).

La colisión, que comenzó hace más de 100 millones de años y que se sigue produciendo, ha dado lugar a la formación de millones de estrellas en nubes de gas y polvo en las galaxias. Las más masivas de estas jóvenes estrellas ya han recorrido a toda velocidad su camino evolutivo, en unos pocos millones de años y explotaron como supernovas.
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Supernova dispara una 'bala' cósmica

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Esta imagen de Chandra muestra a N49 y la 'bala' eyectada.

Las explosiones de supernova se consideran uno de los fenómenos más violentos que tienen lugar en el Universo. Suceden cuando las estrellas masivas llegan al final de su ciclo de fusión y agotan su suministro de hidrógeno. Al explotar producen tanta energía que su luz brilla brevemente más que una galaxia entera, y son vistas desde la Tierra. Estos violentos eventos dejan atrás unas estructuras llamadas remanentes, y estudios recientes sobre su formación han puesto de manifiesto la existencia de estructuras cósmicas similares a balas escapando a toda velocidad de estos remanentes.

Lo interesante es ver en esta nueva imagen cómo son arrojados los restos de las supernovas. La foto fue obtenida mediante el famoso Observatorio Chandra de rayos-X, uno de los cuatro instrumentos construidos por la NASA para su programa de Grandes Observatorios. El telescopio es muy adecuado para realizar investigaciones en estas longitudes de onda, y la cantidad de detalles que vemos en esta imagen ha hecho reconsiderar a algunos expertos los conocimientos básicos que tenían sobre el remanente de supernova N49. Esta estructura se encuentra relativamente cerca, en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite de la Vía Láctea.

La orientación de la bala está perfectamente alineada con un repetidor de rayos gamma suaves (SGR). Este último es un objeto que emite en longitudes de onda de rayos gamma y en rayos-X del espectro electromagnético. Como su nombre indica, lo hace a intervalos regulares. Explicar los SGRs nunca fue fácil, pero la mayoría de los astrónomos aceptan ahora que en realidad son estrellas de neutrones, que aparecieron poco después del colapso de una estrella masiva. A raíz de las explosiones de supernovas, en la que una estrella masiva colapsa sobre sí misma, y arroja las capas externas de su atmósfera, producen objetos como agujeros negros, púlsares, estrellas de neutrones y otros.

Pero las nuevas observaciones del Observatorio Chandra parecen indicar que el SGR de esta foto, la fuente puntual (point source en la imagen), en realidad no se encuentra dentro del remanente de supernova. Un grupo de expertos explicó durante la 216ª sesión de la Sociedad Astronómica Americana (AAS 2010), celebrada en Miami, Florida, que esta gran cantidad de gas que se encuentra situada frente a la SGR puede implicar que el objeto se encuentre más allá del remanente de supernova. Su aparente inclusión en la formación más grande podría verse favorecida por el hecho de que se proyecta a lo largo de nuestra línea de visión, lo que llevó a los astrónomos a creer que se encontraba en el interior del remanente. Sin embargo, se necesitan más estudios antes de que la idea puede ser verificada.

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Los primeros años de vida de una estrella de neutrones

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Los científicos pueden utilizar las observaciones de los cambios de temperatura para investigar qué está pasando en el núcleo de una estrella de neutrones.

Imagen de Cassiopeia A tomada por el Observatorio
de rayos X Chandra.
Las observaciones de cómo la estrella de neutrones más joven conocida se ha enfríado en la última década está otorgando a los astrónomos nuevas pistas sobre el interior de estas superdensas y moribundas estrellas.

Wynn Ho, de la Universidad de Southampton, y Craig Heinke, de la Universidad de Alberta, en Canadá, midieron la temperatura de la estrella de neutrones en el remanente de supernova Cassiopeia A, usando datos obtenidos por el Observatorio Chandra de rayos X de la NASA, entre los años 2000 y 2009.

"Esta es la primera vez que los astrónomos han tenido la posibilidad de mirar una joven y 'fresca' estrella de neutrones con constancia a través del tiempo", dijo Ho. "En la última década, Chandra nos ha dado una fotografía de la temperatura, cada 2 años aproximadamente, y hemos visto alrededor de un 3% de la caída de la temperatura durante ese intervalo de tiempo".

Las estrellas de neutrones están compuestas principalmente por el choque de neutrones a causa de la gravedad, comprimidos a más de un millón de millones de veces la densidad del plomo. Son los núcleos densos de las estrellas masivas que se han quedado sin combulstible nuclear y han colapsado en explosiones de supernova. La explosión de la supernova de Cassiopeia A, que tuvo lugar probablemente en el año 1680, habría calentado la estrella de neutrones a temperaturas cercanas a miles de millones de grados centígrados, de lo que se ha enfríado alrededor de dos millones de grados.

"Las jóvenes y frías estrellas de neutrones se enfrían por la emisión de neutrinos de alta energía, que son partículas similares a los fotones, pero que no interectúan mucho con la materia normal, lo que las hace difíciles de detectar", dijo Ho. "Dado que la mayoría de los neutrinos son producidos en el interior de la estrella, podemos usar las observaciones de los cambios de temperatura para examinar qué está pasando en el núcleo de la estrella de neutrones. La estructura de la estrella de neutrones determina cómo se enfrían, así que este descubrimiento nos permitirá entender mejor de qué están hechas. Nuestras observaciones de las variaciones en la temperatura ya han descartado algunos modelos propuestos para explicar el enfríamiento y nos han dado ideas sobre las propiedades de la materia, que en este caso no pueden estudiarse en los laboratorios de la Tierra".

Inicialmente, el núcleo de la estrella de neutrones se enfría más rápidamente que las capas exteriores. Después de unos pocos cientos de años, el equilibrio se alcanza, y todo el interior se enfría a un ritmo uniforme. A los 330 años de edad aproximadamente, la estrella de neutrones de Cassiopeia A estuvo cerca del límite de cambio de estado. Si el enfríamento es sólo a causa de la emisión de neutrinos, debe haber una disminución constante de la temperatura. Sin embargo, y a pesar de que Ho y Heinke observaron una tendencia durante el período de 10 años, hubo un gran cambio alrededor del 2006, que sugiere que otros procesos podrían estar activos.

"La estrella de neutrones aún no se ha relajado en la fase de enfríamiento constante, o podríamos estar viendo cómo pasan otros procesos", dijo Ho. "No sabemos si el interior de la estrella de neutrones contiene más partículas exóticas, como quarks, u otros estados de la materia, tales como superfluídos y superconductores. Esperamos que con más observaciones seamos capaces de explicar, con mucho más detalles, qué está pasando en su interior".

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La teoría de Einstein rechaza a quienes la desafían

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Dos equipos diferentes han utilizado observaciones de Chandra de cúmulos de galaxias para estudiar las propiedades de la gravedad a escalas cósmicas y poner a prueba la Teoría de la Relatividad General. Tales estudios son cruciales para la comprensión de la evolución del Universo, tanto del pasado como del futuro, y para estudiar la naturaleza de la energía oscura, uno de los más grandes misterios científicos.

Imagen compuesta del cúmulo "Abell 3376".
Esta imagen compuesta del cúmulo de galaxias Abell 3376 muestra los datos de rayos-X del observatorio Chandra y del telescopio ROSAT en dorado, una imagen óptica del "Estudio Digitalizado del Cielo" (Digitized Sky Survey, DSS) en rojo, verde y azul, y una imagen en radio del VLA en azul. La apariencia alargada a modo de bala de los datos de rayos-X está causada por un proceso de fusión, a medida que el material fluye hacia la galaxia por la derecha. Los arcos de radio en el lado izquierdo de la imagen pueden ser causados por ondas de choque generadas por dicho proceso de fusión.

El crecimiento de los cúmulos de galaxias como Abell 3376 está influenciado por el coeficiente de expansión del Universo -controlado por los efectos contrapuestos de la materia oscura y la energía oscura- y por las propiedades de la gravedad a escalas cósmicas. En cambio, las observaciones de supernovas o de la distribución a gran escala de las galaxias, que determinan distancias cósmicas, dependen solamente del coeficiente de expansión del Universo y no de las propiedades de la gravedad a escalas cósmicas.

En el primero de los nuevos estudios de la gravedad, se probó una alternativa a la Relatividad General llamada "gravedad f(R)". En esta teoría, la aceleración de la expansión del Universo no proviene de una forma exótica de energía, sino de una modificación de la fuerza gravitatoria. Las estimaciones de la masa de los cúmulos de galaxias en el universo local fueron comparadas con las predicciones realizadas por la teoría f(R). Datos de estudios geométricos, como los trabajos con supernovas, también fueron usados. Usando estas comparaciones entre teoría y observaciones, no se encontró ninguna evidencia de que la gravedad es diferente de la Relatividad General a escalas mayores de 130 millones de años luz. Este límite mejora en 100 veces los límites del rango de la fuerza gravitatoria modificada sin usar datos de cúmulos de galaxias.

En el segundo estudio, se hizo una comparación entre observaciones de rayos-X del crecimiento de los cúmulos de galaxias en función del tiempo cósmico y las predicciones de la relatividad general. De nuevo, se incorporaron los datos de estudios geométricos como las distancias a supernovas y los cúmulos de galaxias. Se observó una concordancia casi perfecta entre las observaciones y la teoría, en contra de cualquier modelo de gravedad alternativa con una tasa de crecimiento diferente. En concreto, la teoría "DGP" (llamada así por sus creadores Gia Dvali, Gregory Gabadadze, y Massimo Porrati), predice una tasa de crecimiento de los cúmulos más lenta que la predicha por la Relatividad General, porque la gravedad se debilita a escalas cósmicas al introducir una dimensión extra. Como la gravedad f(R), el modelo DGP está diseñado para evitar la necesidad de una forma exótica de energía que provoque la aceleración cósmica.

Las observaciones de cúmulos de galaxias de Chandra han sido usadas anteriormente para demostrar que la energía oscura ha contenido el crecimiento de estas estructuras masivas durante los pasados 5.000 millones de años, y proporciona una evidencia independiente de la existencia de la energía oscura al ofrecer una forma diferente de medir distancias cósmicas.

El siguiente video es una simulación del crecimiento de las estructuras.



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Descubren el comportamiento del núcleo de las estrellas de neutrones

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A través de los cambios de temperatura, astrónomos han sido capaces de descubrir el comportamiento del núcleo de las estrellas de neutrones.

Los astrónomos Wynn Ho y Craig Heinke, de la Universidad de Southampton (Reino Unido) y de la Universidad de Alberta (Canadá), respectivamente, han descubierto el comportamiento y las propiedades del interior de las estrellas de neutrones a través de los cambios de temperatura.

Los científicos -que presentaron sus conclusiones en la Reunión Nacional de Astronomía RAS, en la ciudad inglesa de Glasgow- analizaron los resultados del Observatorio de Rayos X Chandra, dependiente de la NASA, que estudió la temperatura de la supernova Cassiopeia A entre 2000 y 2009.

De este modo, fueron capaces de realizar un seguimiento constante en el tiempo por primera vez. "Chandra nos ha dado una instantánea de la temperatura de estas estrellas cada dos años durante la última década, y hemos observado un descenso en este periodo de alrededor de un tres por ciento", explicó el doctor Ho.

Las estrellas de neutrones están compuestas principalmente por neutrones aplastados por la gravedad, que se comprimen a más de un millón de millones de veces. La explosión de la supernova Cassiopeia A, que probablemente se produjo alrededor de 1680, provocó el calentamiento de la estrella a temperaturas de billones de grados, aunque progresivamente se fue enfriando y descendió a una temperatura de dos millones de grados centígrados.

"Las estrellas jóvenes emiten neutrinos de alta energía (partículas similares a los fotones), pero que son difíciles de detectar ya que no interactúan con la materia. Dado que la mayoría de los neutrinos se producen en el interior de la estrella, podemos utilizar los cambios de temperatura observados para investigar lo que está pasando en el núcleo de la estrella", indicó Ho.

"La estructura de las estrellas de neutrones determina cómo se enfrían, por lo que este descubrimiento nos permitirá entender mejor las propiedades de las estrellas de neutrones. Las observaciones de las variaciones de temperatura permiten descartar algunos modelos y ofrecen ideas sobre la materia de estas estrellas", añadió.

Inicialmente, el núcleo de las estrellas de neutrones se enfría más rápidamente que las capas externas. Sin embargo, después de cientos de años, se alcanza el equilibrio y toda la estrella se enfría a una velocidad uniforme. "Esperamos que con más observaciones seamos capaces de explicar lo que está sucediendo en el interior de las estrellas con mucho más detalle", vaticinó el doctor Ho.

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¿Cómo se originan las supernovas?

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El 'disparador' que inicia un tipo común de explosión estelar finalmente ha sido descubierto gracias a observaciones del Observatorio de Rayos-X Chandra de la NASA, proporcionando un gran avance en la comprensión de las supernovas.


Estas supernovas, conocidas como de Tipo Ia, son el resultado de la explosión de una estrella enana blanca. Este tipo de supernovas se usan como marcadores de distancia cósmica, y saber qué causa estos estallidos cósmicos es clave para estudiar la misteriosa energía oscura que los astrónomos creen que impregna el Universo.

"Estos objetos son clave para comprender el Universo. Era una gran vergüenza que no supiéramos como funcionaban", dice Marat Gilfanov del Instituto Max Plank para Astrofísica en Alemania y miembro del equipo que realizó los nuevos hallazgos. "Ahora estamos empezando a comprender qué enciende la mecha de estas explosiones".

Las supernovas de Tipo Ia se cree normalmente que se generan cuando una estrella enana blanca -el núcleo remanente de una estrella gigante roja que se ha despojado de sus capas exteriores de gas y se ha enfriado- supera su límite de peso, se hace inestable, y estalla.

Pero justo lo que causa que se salga de la escala y quede reducida a pedazos, no había sido observado. Dos posibilidades pugnaban por dejar a la enana blanca al límite: la acreción, en la cual una enana blanca absorbe materia de una estrella compañera similar al Sol hasta que supera su límite de peso; y la fusión de dos enanas blancas en una masa mayor.

Una forma de saber qué proceso era el culpable era observar las emisiones de luz de rayos-X procedentes de las supernovas, dado que cada escenario generaría distintas cantidades de rayos-X. Una supernova de Tipo Ia causada por acreción de material produciría una emisión de rayos-X significativa antes de la explosión, mientras que una supernova de fusión de dos enanas blancas crearía significativamente menos.

Para ver qué escenario era probable que causara las supernovas de Tipo Ia, Gilfanov y su equipo usaron el Observatorio Chandra para observar cinco galaxias elípticas cercanas y la región central de la Galaxia de Andrómeda (o M31). Los científicos encontraron que la emisión observada de rayos-X era un factor de 30 a 50 veces menor de lo esperado para un escenario de acreción, descartando de forma efectiva este mecanismo y haciendo que las fusiones de enanas blancas sean el principal sospechoso en estas galaxias.

"Nuestros resultados sugieren que casi todas las supernovas en las galaxias que hemos estudiado proceden de la fusión de dos enanas blancas", dijo el miembro del equipo Akos Bogdan, también de Max Planck. "Esto, posiblemente, no es lo que esperaban muchos astrónomos". Esta sorpresa procede en parte del hecho de que parecen existir pocos sistemas de enanas blancas dobles, y que tales pares son difíciles de ver incluso con los mejores telescopios.

"Ahora este camino a las supernovas tendrá que investigarse en más detalle", dijo Gilfanov.


La diferencia entre estos dos escenarios puede tener implicaciones sobre cómo pueden usarse estas supernovas como 'candelas estándar' para medir las vastas distancias cósmicas. Normalmente se piensa que las supernovas de Tipo Ia son excelentes guías de distancia debido a que pueden verse desde lugares remotos y siguen un fiable patrón de brillo.

Pero dado que las enanas blancas pueden aparecer en un rango de masas, esto significa que la fusión de dos de ellas podría dar como resultado explosiones que varíen en brillo.

Una pregunta que sigue sin respuesta es si este disparador que parece provocar las supernovas de Tipo Ia en las galaxias elípticas también es la mecha de estas explosiones estelares en galaxias espirales.
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Un agujero negro masivo implicado en destrucción estelar

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Observaciones del Observatorio Chandra revelaron una fuente inusualmente luminosa de rayos-X en un denso cúmulo de estrellas viejas.


Nuevos resultados del Observatorio Chandra de rayos-X de la NASA y los telescopios Magallanes sugieren que un denso remanente estelar ha sido arrancado por un agujero negro de 1.000 veces la masa del Sol. De confirmarse, este descubrimiento sería una doble jugada cósmica: sería una prueba sólida de un agujero negro de masa intermedia, que ha sido un tema muy debatido, y marcaría la primera vez que se observa a un agujero negro de tal clase destrozar una estrella.

Este escenario está basado en las observaciones de Chandra, las cuales revelaron una fuente de rayos-X inusualmente luminosa en un denso cúmulo de estrellas viejas, y observaciones ópticas que demostraron una peculiar mezcla de elementos asociados con la emisión de rayos-X. Todas juntas, puede darse que caso de que la emisión de rayos-X esté producida por los escombros de una estrella enana blanca destruida que han sido calentados conforme caen hacia un agujero negro masivo. La emisión óptica procede de restos más lejanos iluminados por estos rayos-X.

La intensidad de la emisión de rayos-X coloca a la fuente como una "fuente ultraluminosa de rayos-X" (ULX), lo que significa que es más luminosa que cualquier otra fuente de rayos-X estelar conocida, pero menos luminosa que las fuentes de rayos-X brillantes (núcleos galácticos activos) asociados con agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias. La naturaleza de las ULXs es un misterio, pero una sugerencia es que algunas de las ULXs son agujeros negros con masas entre cientos y varios cientos de miles de veces la del Sol, un rango intermedio entre los agujeros negros de masa estelar y los agujeros negros supermasivos situados en los núcleos de las galaxias.

Esta ULX está en un cúmulo globular, un viejo y abarrotado conglomerado de estrellas. Los astrónomos han sospechado que los cúmulos globulares podrían contener agujeros negros de masa intermedia, pero no se han encontrado pruebas concluyentes hasta el momento.

"Los astrónomos se han topado antes con casos de estrellas destrozadas por agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias, pero esta es la primera prueba sólida de tal evento en un cúmulo globular", dijo Jimmy Irwin de la Universidad de Alabama, que lideró el estudio.

Irwin y sus colegas obtuvieron los espectros ópticos del objeto usando los telescopios Magallanes I y II en Las Campanas, Chile. Estos datos revelan la emisión de un gas rico en oxígeno y nitrógeno, pero no en hidrógeno, un extraño conjunto de señales procedentes de un cúmulo globular. Las condiciones físicas deducidas del espectro sugieren que el gas está orbitando un agujero negro de al menos 1.000 masas solares. La abundante cantidad de oxígeno y ausencia de hidrógeno indica que la estrella destruida era una enana blanca, la fase final de una estrella del tipo solar que ha agotado su hidrógeno dejando una alta concentración de oxígeno. El nitrógeno visto en el espectro óptico sigue siendo un enigma.

"Creemos que estas inusuales 'firmas' pueden explicarse a través de una enana blanca que cayó demasiado cerca de un agujero negro y está siendo destruida por las extremas fuerzas de marea", dijo Joel Bregman de la Universidad de Michigan.

El trabajo teórico sugiere que la emisión de rayos-X inducida por la ruptura por marea podría seguir brillando durante más de un siglo, pero se apagará con el tiempo. Por el momento, el equipo ha observado que hay una bajada del 35% en la emisión de rayos-X de 2000 a 2008.

La ULX de este estudio está situada en NGC 1399, una galaxia elíptica aproximadamente a 65 millones de años luz de la Tierra.
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La Nebulosa del Cangrejo: un ícono cósmico

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La espectacular muerte de una estrella en la constelación de Tauro fue observada en la Tierra como una supernova en el año 1054 de nuestra era. Ahora, casi mil años después, un objeto superdenso -una estrella de neutrones- que quedó como rastro de aquella explosión puede ser contemplada en el mismo lugar vomitando una ventisca de partículas de alta energía en un área de fragmentos en expansión conocido como la Nebulosa del Cangrejo.

Datos recibidos de Chandra, el telescopio de rayos X de la NASA, proporcionan significativas pistas sobre la actividad en este poderoso generador cósmico, que produce energía equivalente a la de cien mil soles.

La nueva composición visual distribuida por la agencia espacial estadounidense combina datos de tres grandes observatorios. La imagen del Chandra se muestra en azul, la del Hubble combina rojo y amarillo, y la del Spitzer en infrarrojo se muestra púrpura. La imagen en rayos X de Chandra es más pequeña porque los electrones cargados de forma extrema expulsan radiación energética de forma más rápida que los electrones de baja energía que emiten luz óptica e infrarroja.

Como otros muchos telescopios, Chandra ha observado la nebulosa del cangrejo durante su vida activa en varias ocasiones. Esta nebulosa es uno de los objetos más estudiados del cielo, convertida verdaderamente en un ícono cósmico.
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La imagen más potente de la Vía Láctea

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La instantánea combina la visión casi infrarroja del telescopio Hubble, la vista infrarroja del Spitzer y una imagen de rayos X del Chandra. Expertos de las instituciones participantes han creado la fotografía basándose en estimaciones realizadas por cada telescopio. Esta imagen supone la vista más detallada jamás obtenida del centro de la galaxia.


Es cierto que, últimamente, las agencias espaciales de todo el mundo parecen estar en plena competición para ver cuál de ellas es capaz de conseguir la imagen más espectacular de nuestra galaxia. Pero en esta ocasión la NASA ha conseguido superar todo lo que se había hecho hasta el momento. La imagen de arriba muestra, una vez más, una vista espectacular del centro de la Vía Láctea, la galaxia a la que pertenecemos y nuestro hogar en el universo. Pero lo hace de una forma muy especial, ya que la fotografía es, en realidad, la suma de tres imágenes diferentes obtenidas por los tres telescopios espaciales más potentes de la agencia espacial norteamericana: El Spitzer, el Hubble y el Chandra.

Cada uno de ellos, observa y fotografía el cielo en una longitud de onda distinta: el Spitzer lo hace en el rango de los infrarrojos, el Hubble en el espectro visible y el Chandra en la longitud de onda de los rayos X. Así, observando los objetos en estas tres 'luces', ningún detalle escapa a los astrónomos. Muchas emisiones de energía, restos de antiguas supernovas o halos alrededor de estrellas masivas 'brillan' sólo si se los observa en la longitud de onda adecuada, permaneciendo invisibles en todas las demás.

Por eso, y para poner el broche de oro a la celebración del Año de la Astronomía (que conmemora el 400 aniversario de la primera vez que Galileo apuntó, en 1609, su telescopio hacia el cielo), la NASA ha realizado, por primera vez, el ejercicio de fotografíar la zona central de nuestra galaxia por separado con cada uno de sus tres grandes telescopios espaciales. Y después ha unido las tres fotografías en una sola y única imagen que muestra como nunca se había hecho el turbulento núcleo de nuestro enorme hogar espacial.

Para lograrlo, expertos de los tres observatorios han colaborado estrechamente en la ardua tarea de ensamblar cuidadosamente la imagen final a partir de las obtenidas por cada uno de los tres instrumentos por separado. El resultado es la vista más detallada y quizá la más bella que existe del misterioso corazón de nuestra galaxia.

En ella, los penetrantes ojos del Spitzer y del Chandra (capaces de 'ver' a través de la materia) atraviesan las densas y oscuras nubes de gas y polvo que rodean el núcleo galáctico y muestran su inusitada actividad. El centro exacto de la Vía Láctea está situado a la altura de la blanca y brillante región de la derecha y justo debajo del centro de la fotografía. Todas las imágenes se pueden observar a una mayor resolución en la página web del Telescopio Espacial Hubble.


Si se observa con detenimiento, la fotografía muestra todas las fases de la evolución estelar, desde las oscuras regiones donde las estrellas nacen, a los miembros más fogosos, jóvenes y brillantes de la familia, pasando también por los más veteranos y fríos. Todos, sin excepción, víctimas de las enormes fuerzas generadas por el gigantesco agujero negro que reina en el centro de la Vía Láctea. Con cuatro millones de veces la masa de nuestro sol, este auténtico monstruo zarandea el espacio que le rodea y somete a las estrellas que hay en él a unas tensiones y actividad inusitadas, al ritmo que marca su enorme fuerza gravitatoria.

En el rango de los rayos X, un pálido y difuso halo de color azul permea toda la región. Son inmensas nubes de gas, calentadas hasta una temperatura de millones de grados tanto por la acción del gran agujero negro como por los vientos ardientes de estrellas masivas y explosiones de supernovas. La luz infrarroja, por su parte, revela la presencia de más de cien mil estrellas agrupadas a lo largo de gigantescas nubes de polvo que brillan en tonos rojizos y que forman complejas estructuras que van desde glóbulos compactos de materia a largos filamentos y zonas alargadas, como inmensos dedos apuntando al vacío, que los astrónomos llaman "pilares de la creación" y donde las nuevas estrellas nacen, rompiendo con su brillo recién estrenado los oscuros cascarones de polvo y gas donde se formaron.

El resultado, una imagen única del centro de la Vía Láctea que es el homenaje que los tres grandes telescopios espaciales han rendido a Galileo en el Año internacional de la Astronomía, un tributo a los 400 años que se han cumplido desde que el inventor enfocó al cielo con su telescopio por primera vez en 1609.
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Atmósfera de carbono en una estrella de neutrones

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Se ha descubierto que la estrella de neutrones situada en el centro del remanente de supernova conocido como "Cassiopeia A" posee una atmósfera ultradelgada de carbono. Esta atmósfera está distribuída uniformemente por la estrella de neutrones, explicando así la razón por la que no se detectan pulsaciones procedentes de este objeto.


El telescopio de rayos X de la NASA, Chandra, ha resuelto un misterio astronómico investigado por los científicos desde hace una década, una atmósfera de carbono en torno a una estrella de neutrones, según publica la revista Nature.

El fenómeno se ha descubierto entre los restos de la explosión de una estrella masiva en la constelación de Casiopea hace 300 años, en el área denominada Casiopea A, que representa al remanente de una supernova.

Una estrella de neutrones, como su nombre indica, está compuesta casi en su totalidad por neutrones. Este astro de gran densidad (una masa de aproximadamente 100 millones de toneladas por centímetro cúbico) es un remanente estelar dejado por una estrella supergigante, después de agotar el combustible nuclear en su núcleo y explotar como una supernova. Éstas posteriormente evolucionarán en enanas blancas o en agujeros negros.

"Esta estrella compacta en el centro de este famoso remanente de supernova ha supuesto un enigma para la comunidad científica en los últimos diez años. Ahora entenedemos finalmente que puede ser producido por una estrella de neutrones caliente con una atmósfera de carbono", explicó el profesor de la Universidad de Southampton (Reino Unido), Wynn Ho.

Normalmente la viejas estrellas de neutrones, que demoraron entre 10.000 y 100.000 años en enfriarse, tienen una atmósfera de hidrógeno y helio. En este caso el carbono procede de la combinación de materiales que han surgido de la explosión de la supernova y de reacciones nucleares en la superficie más caliente de la estrella de neutrones, que convierte el hidrógeno y el helio en carbono.

Las propiedades de esta atmósfera de carbono son extraordinarias. Sólo tiene unos 10 cm de grosor, tiene una densidad similar a la del diamante y una presión mayor que diez veces la presión que hay en el centro de la Tierra. Al igual que ocurre con la atmósfera de la Tierra, la extensión de la atmósfera en una estrella de neutrones es proporcional a la temperatura atmosférica e inversamente proporcional a la gravedad en la superficie. Esto explicaría la ausencia de pulsaciones en rayos X ya que esta estrella de neutrones tiene pocas posibilidades de mostrar cambios en su intensidad mientras gira.
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El cúmulo de galaxias más lejano nunca antes visto

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El cúmulo de galaxias más distante de la Tierra ha sido descubierto recientemente a raíz de la combinación de datos del Rayo X Chandra de la NASA y de telescopios ópticos y de infrarrojos. El cúmulo se localiza a unos 10.200 millones de años luz y se observa tal y como era cuando el Universo tenía tan sólo una cuarta parte de su edad presente.


Este cúmulo, conocido como JKCS041, supera al poseedor del récord anterior, que se situa a unos 10.000 millones de años luz. Los cúmulos de galaxias son las super-estructuras gravitacionales cósmicas más grandes del Universo. El haber encontrado una estructura de estas dimensiones en una época tan temprana puede revelar información sobre cómo evolucionó el Universo en una etapa crucial.

JKCS041 ha sido encontrado en un momento en el que los científicos creen que los cúmulos de galaxias pueden existir en el Universo reciente basándose en cuánto tiempo requeriría su agrupación. Por lo que, estudiando sus características (tales como la composición, la masa y la temperatura), se descubrirá más sobre cómo el Universo tomó forma.

"Este objeto está cerca de la distancia límite esperada para un cúmulo de galaxias" dijo Stefano Andreon, miembro del Instituto Nacional de Astrofísica (INAF en sus siglas en inglés) en Milán, Italia. "No creemos que la gravedad trabaje suficientemente rápido para hacer antes cúmulos de galaxias".

Los cúmulos de galaxias distantes normalmente son detectados primero con observaciones ópticas e infrarrojas, que desvelan las galaxias que los componen dominados por antiguas estrellas rojas. JKCS041 fue detectado originalmente en 2006 en un estudio del Telescopio de Infrarrojos del Reino Unido (UKIRT). La distancia del cúmulo fue determinada entonces a raíz de estas observaciones, de las del Telescopio de Canadá, Francia y Hawaii y el Telescopio Spitzer Space de la NASA.

Los datos del Chandra fue la última (pero crucial) evidencia al mostrar que el JKCS041 era, en efecto, un auténtico cúmulo de galaxias. La emisión extendida de Rayos X observada por Chandra muestra que había sido detectado gas caliente entre las galaxias, como se espera de un cúmulo de galaxias real, en vez de uno que es contemplado durante su formación.

Además, sin estas observaciones, se habría mantenido la posibilidad de que esta estructura hubiera podido ser una combinación de distintos grupos de galaxias a lo largo del campo visual, o un filamento, una larga serie de galaxias y gas, vista desde el frente. La masa y temperatura del gas caliente detectado, calculado por las observaciones del Chandra respondía a cualquiera de las dos alternativas.

"Este descubrimiento es emocionante porque es cómo encontrar un fosil del Tyrannosaurus Rex que es anterior a cualquier otro ya conocido", dijo Ben Maughan, co-autor de la Universidad de Bristol en el Reino Unido. "Un fósil puede simplemente encajar en nuestra interpretación sobre los dinosaurios, pero si encuentras muchos más, tendrías que empezar a replantearte cómo evolucionaron los dinosaurios. Lo mismo sucede con los cúmulos de galaxias y nuestra concepción de la cosmología".

El antiguo récord de distancia de un cúmulo de galaxias era de 9.200 millones de años luz: XMMXCS J2215.9-1738, descubierto por el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) en 2006. Éste había superado el récord de distancia anterior sólo en 100 millones de años luz, mientras que el JKCS041 lo sobrepasa diez veces.

"Lo emocionante de este descubrimiento es la astrofísica que podrá ser desarrollada con los estudios detallados de seguimiento", dijo Andreon. A lo que Andreon se refiere es a las preguntas que los científicos esperan contestar después de estudiar JKCS041: ¿Cómo es la formación de elementos (cómo el acero) en un objeto tan joven? ¿Significa esto que el cúmulo sigue formándose?
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La NASA divulga imagen de la fusión de dos agujeros negros

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Nuevos datos del Telescopio Espacial Chandra de rayos X de la NASA junto a una imagen previamente capturada por el Telescopio Espacial Hubble han creado esta increíble imagen compuesta de dos agujeros negros a punto de colisionar.


La NASA divulgó la imagen de una fusión entre dos agujeros negros supermasivos ubicados 'apenas' a 3 mil años luz uno del otro en la galaxia NGC 6240, situada a 400 millones de años luz de la Vía Láctea.

Esta imagen está formada a partir de fotos captadas por el observatorio espacial Chandra de rayos X (imagen de rayos X) y por el telescopio Hubble (imagen en luz visible).

En la imagen, el punto brillante en el centro representa los agujeros negros y el polvo cósmico (rojo, naranja y amarillo) son los datos capturados por los instrumentos de Chandra (hacer click en la imagen para ver más claramente).

Según los científicos, los agujeros negros estaban próximos uno del otro y se atraían por medio de un espiral en un proceso que comenzó hace cerca de 30 millones de años.

La estimación de los astrónomos es que los dos deben fusionarse en unas pocas decenas o cientos de millones de años, creando un agujero negro mucho más masivo.

La NASA dijo que la búsqueda y el estudio de la fusión de los agujeros negros es un campo muy activo de investigación en astrofísica. Desde 2002, ha habido gran interés en continuar con las observaciones de NGC 6240, y la búsqueda de otros sistemas similares.

Los expertos piensan que la formación de sistemas múltiples de agujeros negros es común en el universo, ya que muchas galaxias, que contienen agujeros negros masivos en su interior, colisionan entre ellas y luego se fusionan. Según creen los científicos, la fusión de dos agujeros negros puede ser la fuente más poderosa de ondas gravitacionales en el universo.
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El gigante que 'descansa' en el centro de la Vía Láctea

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En una dramática nueva vista del centro de la Vía Láctea, el Telescopio Espacial Chandra revela niveles de complejidad impensados para esta región.


Durante muchos años, los astrónomos se han preguntado el motivo por el que Sagitario A, el gigantesco agujero negro que hay en el centro de nuestra galaxia, parece estar dormido. En efecto, y a pesar de que tiene casi cuatro millones de veces la masa del Sol, el monstruo da muy pocas muestras de actividad si se le compara con los agujeros negros de otras galaxias, que irradian miles de millones de veces más energía. Ahora, una nueva imagen del centro de nuestra galaxia obtenida por el telescopio de rayos X Chandra apuntan a una posible explicación.

En la fotografía (un mosaico de 88 imágenes de Chandra del centro de la galaxia) aparece un extraordinario paisaje dominado por completo por Sagitario A. El agujero negro y varias jóvenes y enormes estrellas destacan entre la bruma y el caos de gas supercaliente que rodea al tenebroso gigante.

"Nos hemos preguntado con asombro por qué el agujero negro central de la Vía Láctea parece ser un gigante adormilado. Pero ahora nos hemos dado cuenta de que fue mucho más activo en el pasado. Quizá esté solo descansando después de esa gran actividad", dice Tatsuya Inui, de la universidad japonesa de Kyoto.

Tatsuya Inui lidera un equipo de astrónomos que utiliza datos de varios satélites y observatorios de rayos X (los japoneses Suzaku y Asca X, el Chandra de la NASA y el XMM-Newton, de la Agencia Espacial Europea) para determinar la historia de 'nuestro' agujero negro central. Y esos datos revelan que hace no demasiado tiempo (apenas unos 300 años) que Sagitario A expulsó una gigantesca llamarada de energía. Después se 'apagó' y así ha seguido hasta ahora.

La razón para utilizar telescopios de rayos X es que, sencillamente, en ningún otro rango del espectro se podrían obtener resultado parecidos. Los rayos X, en efecto, penetran (casi como si no existieran) en el interior de las densas nubes de polvo y gas que rodean el centro galáctico, y nos muestran lo que hay en su interior. Algo que sería imposible con un telescopio óptico.

Los datos obtenidos entre 1994 y 2005 indican que las nubes de gas que le rodean (y que los científicos llaman Sagitario B2), brillan y se apagan rápidamente a la luz de los rayos X. Una radiación que procede del borde mismo del agujero negro, donde se acumula la materia alrededor del gigante, que se calienta y emite rayos X.

Durante los últimos 300 años, los rayos X que demuestran la existencia de esa gran llamarada a principios del siglo XVIII han recorrido, a la velocidad de la luz, la distancia que separa Sagitario A de Sagitario B2. Por eso, cuando los científicos observan que algo sucede en la nube, lo que ven en realidad es algo que sucedió hace ya tres siglos.

Por suerte para los investigadores, ese 'algo' es una serie de bruscos cambios de brillo en Sagitario B2 (una región de sólo diez años luz de tamaño). "Observando cómo esa nube se ha encendido y apagado durante los últimos diez años -explica Katsuji Koyama, uno de los miembros del equipo investigador- podemos reconstruir la actividad del agujero negro hace 300 años. Y el resultado es que entonces era hasta un millón de veces más brillante que ahora. Debió de liberar una llamarada increíblemente potente".
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Devorando estrellas

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Las 'erupciones' de rayos gamma han sido todo un misterio hasta ahora, dada la imponente cantidad de energía que liberan. Estudio reciente revela una convincente teoría al respecto.


En ocasiones, y sin que nadie sepa cómo ni dónde se van a producir, los astrónomos detectan en el espacio repentinos "estallidos" de rayos gamma, grandes explosiones cuyo brillo es tal que llega a eclipsar incluso al de las galaxias en que se producen. Se trata de los fenómenos más brillantes y energéticos de todo el Universo y su origen es motivo de controversia. Ahora, un grupo de investigadores británicos de la Universidad de Leeds cree haber encontrado una explicación. Los GRB (del inglés Gamma Ray Burst) surgen cuando un agujero negro invade una estrella vecina y la devora rápidamente desde su interior.

Los GRB son intensas emisiones de rayos gamma, parecidas a las que se pueden registrar después de una explosión nuclear, pero infinitamente más intensas. Suelen proceder de estrellas muy masivas durante sus últimos instantes de existencia. Según la explicación convencional, los estallidos de rayos gamma se producen cuando, en el momento de su colapso, una legión de neutrinos calienta el plasma del disco de materia que se forma alrededor de la estrella moribunda.

La cantidad de energía liberada en el proceso es aterradoramente grande. Tanto, que si un acontecimiento así se produjera en alguna de las estrellas de nuestro vecindario, pondría en serio peligro la continuidad de la vida en la Tierra. Ya en 2005, un equipo de investigadores de la Universidad de Kansas propuso que la gran extinción del Ordovítico de hace unos 450 millones de años (la segunda mayor de todas las sucedidas en la Tierra, con el 85% de todas las especies desaparecidas) se debió a uno de estos acontecimientos. Aunque faltan pruebas más sólidas que demuestren que efectivamente fue así.

Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Leeds ha ofrecido una explicación alternativa al origen de los GRB: los letales chorros de rayos gamma proceden directamente del interior de agujeros negros en el momento de "invadir" una estrella vecina y devorarla por completo. La idea se basa en recientes observaciones realizadas con el satélite Swift y que son incompatibles con la explicación estándar de los neutrinos.

Más bien se trata, según los científicos, de un orígen electromagnético de los chorros, un campo causado por la rápida rotación del agujero negro y cuya fuerza haría las funciones de una especie de acelerador para el GRB. El modelo propuesto no podría funcionar si el origen de la emisión gamma fuera un único cuerpo (una gran estrella) en el momento de su colapso. Necesita de un sistema binario (formado por dos estrellas) uno de cuyos miembros sea un agujero negro. Y que ese agujero negro, además, como un auténtico "parásito espacial", penetre en la estrella normal, la destroce con su enorme fuerza gravitatoria y, finalmente, la devore desde dentro.

"El modelo basado en neutrinos no puede explicar chorros de rayos gamma muy duraderos (la duración de un GRB oscila entre pocos segundos y varias horas), pero el mecanismo magnético sí. Nuestro conocimiento sobre la cantidad de materia que se acumula alrededor de un agujero negro y la velocidad de rotación de una estrella nos permite calcular cómo de grandes y prolongados serán estos estallidos. Y los resultados de nuestro modelo se adaptan muy bien a las observaciones de GRB realizadas por satélite".

Actualmente, existen varios satélites en funcionamiento especialmente diseñados para detectar y estudiar estos misteriosos "chorros" de rayos gamma. Entre ellos, el HETE-2 (Explorador de Fuentes Transitorias de Alta energía 2), el Observatorio de Rayos X Chandra o, más reciente, el ya citado Swift.
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Destello en el 'Ojo de Gato'

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Según la agencia espacial, esta es la primera vez que los astrónomos logran identificar tales intensidades de rayos X de una estrella en el centro de una nebulosa.


Esta imagen de la nebulosa Ojo de Gato se hizo mediante la combinación de datos de dos de los grandes observatorios de la NASA - Chandra y el Telescopio Espacial Hubble.

Datos del Observatorio Chandra de rayos X revelaron una estrella central brillante cercada por una nube de gas en la nebulosa planetaria conocida como Ojo de Gato. La intensidad de la emisión de rayos X se correlaciona con el brillo del color naranja. La intensidad de los rayos X de la estrella central fue inesperado, y esta es la primera vez que los astrónomos han visto tales intensidaes en emisiones de la estrella central de una nebulosa planetaria.

El Observatorio Chandra de rayos X, está celebrando 10 años de la exploración del universo invisible. El 19 de agosto de 1999, Chandra capturó su primera imagen como un observatorio astronómico. Esta imagen de luz abrió una nueva era para la ciencia mientras Chandra comenzó su misión de descubrir un misterioso universo. Chandra le permite a científicos de todo el mundo obtener imágenes de rayos X sin precedentes de ambientes exóticos para ayudar entender la evolución del cosmos.
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Telescopio Chandra de rayos X cumple 10 años en el espacio

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El observatorio fue puesto en órbita por el transbordador Columbia y ha permitido que los científicos puedan observar la energía del Universo.

La Nasa celebró hoy 10 años de operaciones del telescopio Chandra de Rayos X durante los que ha entregado a la astronomía un cúmulo sin precedente de conocimientos sobre la energía reinante en el Universo.

El observatorio fue puesto en órbita por el transbordador Columbia el 23 de julio de 1999 y debía mantenerse en funciones durante solamente cinco años.

"Con su capacidad sin paralelo de crear imágenes en rayos X de alta resolución, Chandra ha permitido que los astrónomos investiguen fenómenos tan diversos como los cometas, los agujeros negros, así como la materia y la energía negras", dijo la Nasa en un comunicado.

Según Martin Weisskopf, director del proyecto de Chandra en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la Nasa en Huntsville (Alabama), "los descubrimientos de Chandra han sido asombrosos y han alterado de manera considerable nuestro conocimiento sobre el Universo".

Para celebrar el acontecimiento en los próximos meses la Nasa difundirá nuevas versiones de imágenes captadas por el telescopio. La primera de ellas es E010272, que presenta los restos de una estrella en explosión.

Al contrario del Hubble, el otro gran instrumento de la astronomía en el espacio, el Chandra realiza una órbita elíptica en torno a la Tierra y una vez que se agoten sus sistemas no será reparado.

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