Un agujero negro binario es el quinto en tener alto spin.

Los agujeros negros son simples, no tienen pelos (pdp, 17/feb./2016, Teorema de la calvicie, https://paolera.wordpress.com/2016/02/17/el-teorema-de-la-calvicie-los-agujeros-negros-no-tienen-pelos/).

Se caracterizan por su masa, su carga y su spin o rotación.

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Ilustración de agujero negro crédito de keanu2/iStock

Cuando una estrella masiva colapsa, los electrones y protones se unen en neutrones y así nace una estrella de ese tipo que puede terminar como agujero negro (AN), un objeto comprimido (estrella de Plank) que de sus vecindades más cercanas no escapa ni la luz. Pero siempre hay un exceso de un tipo de cargas en alguna capa de la estrella, por lo que el AN suele tener cierta carga neta.
En cuanto a su masa, no podemos decir de dónde provino, ya que la masa que cae en el AN, pasa a ser el mismo AN. Esta característica se observa a través de cómo deforma el espacio-tiempo (E-T) que lo rodea, o incluso en su relación con el objeto compañero si se encuentra en un sistema binario.

Para entender la deformación del E-T se suele recurrir a una similitud con una esfera pesada apoyada en una superficie flexible. Ésta se va a hundir por el peso (masa) de la esfera, haciendo que todo lo que esté dentro de la pendiente del hundimiento precipite hacia la esfera, como lo harían los cuerpos cercanos al AN por gravedad.
Siguiendo con esta figuración; si la esfera rota, la fricción con la superficie hará que ésta se enrosque en las cercanías de la esfera.
Según la Relatividad, si un AN rota lo suficientemente rápido, puede hace rotar el espacio que lo rodea.

La fuente de rayos-X 4U 1630-47 es un sistema binario donde vive un AN de unas 10 masas Solares que toma materia de su estrella compañera. Como es sabido, la materia que cae en el AN se arremolina, autofricciona e irradia energía en altas frecuencias, además de alimentar chorros bipolares de energía y material a alta temperatura.
Estudiando el comportamiento de este objeto en rayos-X, se encontró que rota casi al límite permitido. Cuando un objeto está animado de rotación, su velocidad tangencial no puede superar la de la luz en el vacío, la que según la Relatividad es un límite Físico.
Así, para un AN, su spin puede ir de 0 a 1.
Para éste, el spin calculado es de 0,9.
No es el primero con semejante rotación, contándolo a él, ya son 5 los ANs con alto spin.

Referencia:

Fuente:

  • arXiv:1810.01275v1 [astro-ph.HE] 2 Oct 2018, AstroSat and Chandra view of the high soft state of 4U 1630–47 (4U 1630–472): evidence of the disk wind and a rapidly spinning black hole, Mayukh Pahari et al.
    https://arxiv.org/pdf/1810.01275.pdf

pdp.

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Acerca del último trabajo de Stephen Hawking y su ex-alumno Thomas Hertog.

Stephen Hawking fue el más brillante Físico Cosmólogo moderno (https://es.wikipedia.org/wiki/Stephen_Hawking).
Luego de su muerte se habló de su último trabajo y de sus implicaciones en los conocimientos del Universo. Veamos de qué se trató.

Tiene que ver con el origen del Universo, con cómo empezó todo.
Si volvemos atrás en el tiempo veremos que todo comenzó en el Big Bang. El origen se dio en una singularidad donde el tiempo aún no existía y la densidad de energía era infinita, matemáticamente, un punto.
Todo se expandió bruscvamente; comenzó el proceso de inlfación.

Lo aceptado según los modelos actuales es que si una parte del o,oooooo1% del espacio se expande bruscamente (o infla), en un brevísimo tiempo (10-30 seg. = 1/1000…000 [treinta ceros] segundos) sólo algunas regiones (1/10300 = 1 cada 1000…000 [trecientos ceros]) dejarán de expandirse (saldrán de la inflación) y generará un Big Bang. O sea que habrá un gran número (arbitrariamente grande) de bolsillos o regiones donde se producirá un Big Bang originando un Universo, entre ellos el Nuestro. Algunos serán oscilantes (colapsarán de nuevo) y otros (como el Nuestro) se irán expandiendo.
Así se alejan unos de otros en medio de un espacio que se expande eternamente.

La inflación se da en los cubos celestes. Los marcados con una X roja, son los bolsillos donde se detiene la inflación y se da un Big Bang. Nosotros estaríamos en una de esos cubos marcados – Crédito: E. Siegel / Beyond The Galaxy.

Esto es un Multiverso de estructura fractal (una parte de la estructura contiene estructuras idénticas a ella) donde existe nuestro Universo. En Él en particular, las leyes naturales que se dieron, permitieron la aparición de la materia y todo lo que hoy conocemos y somos.
O sea que primero fue la inflación y luego el Big Bang de los Universos.

Pero las preguntas son varias; ¿bajo qué condiciones se dio la expansión; es eterna…?

A esto se dedicaron Hawking y Hertog.
Con su modelo, analizaron la Matemática y Geometría involucradas en la expansión del espacio, en particular, en los límites donde se daba la inflación. Llegaron a que la inflación no es eterna y que en la salida de la inflación, se dio un Big Bang que originó un único Universo “suave”, con distribuciones uniformes; no obtuvieron multiversos de estructura fractal.

Este modelo utilizado por Hawking y Hertog, está basado en conjeturas muy discutidas por lo que las implicaciones de este trabajo son limitadas.
Más aún, los autores admiten que no demuestran que no exista un Multiverso en la salida de la inflación. Este trabajo es otra explicación posible, una idea paralela a la anterior, no está terminado el estudio del origen del Universo.
Luego, según Hawking & Hertog, no existen otros Universos.

Que nadie se sienta defraudado.
En Física teórica, los cálculos son siempre especulativos y los modelos están sujetos a cambios según las observaciones. En este caso, no hay mucho que confirmar con observaciones ya que todos los modelos explican la actualidad observable y ninguno predice eventos, sólo difieren en el origen del Todo.

Referencia

Fuente:

pdp.

2MASS J18082002-5104378 B es la estrella más vieja (a agosto 2018)

En Astronomía se rompen récords cada tanto, ahora, por agosto del 2018, se rompió otro.
Se encontró la estrella más vieja hasta hoy conocida, con una edad de 13 500 millones a años, casi la edad del Universo que es de 13 700 millones de años. Es por lo tanto una estrella de la prístina población III, la primer familia estelar (pdp, 23/jun./2017, Estrellas de población III…, https://paolera.wordpress.com/2017/06/23/estrellas-de-pop-iii-donde-buscarlas/).

Las estrellas evolucionan según su masa. Las más masivas llevan vidas vertiginosas que duran miles de millones de años. Las menos masivas, consumen su energía más lentamente y viven más tiempo; nuestro Sol tiene 4500 millones de años y vivirá otro tanto.
Así, las de menor masa viven más.
Si las estrellas de tipo Solar viven aproximadamente 10 mil millones de años, esta estrella está 100 mil generaciones “arriba” de nuestro Sol.

La binaria catalogada como 2MASS J18082002-5104378, es una binaria pobre en metales que alberga a la estrella más vieja del Universo. Es la más débil del par con una masa de tan sólo 0,14 la masa del Sol.
Las estrellas generan elementos más pesados que el Hidrógeno y el Helio, los llamados metales. Si son masivas y estallan, pueden generar elementos más pesados que el Hierro. De ese material nacen las estrellas de segunda generación como nuestro Sol, ricas en metales.
Esta estrella es ultra pobre en metales. Es decir que es básicamente Hidrógeno, Helio y algo de Litio, típico de la población III. Con una masa tan pobre, está en el límite necesario para brillar quemando Hidrógeno, y lo hace muy lentamente, lo que le permitió vivir hasta nuestros días.

Comparación de metalicidades. El Sol tiene 14 veces la metalicidad de Júpiter. La anterior estrella considerada de más baja metalicidad tiene la metalicidad de Marte. La recientemente descubierta, tiene la metalicidad de Mercurio – Crédito: Kevin Schlaufman.

Su metalicidad es equivalente a la del planeta Mercurio, lo que es bajo para una estrella. Por ejemplo, nuestro Sol tiene una metalicidad de 14 veces la de Júpiter.

Se pensaba que las primeras estrellas en formarse en el Universo debieron ser masivas. Este tipo de hallazgos demuestran que los discos protoestelares pudieron fraccionarse dando origen a estrellas modestas. Es más, esta binaria tiene un período de unos 34 días, lo que las hace cercanas entre ellas. Luego, esto demuestra que se formaron de un disco fraccionado dando origen a estrellas de baja masa, por lo que no se habrían relacionado luego de una captura.
El par muestra ciertas evidencias de la presencia de un agujero negro o estrella de neutrones; cosa que habría que confirmar.
Otro dato curioso es que esta binaria tiene una órbita circular alrededor del centro Galáctico, similar a la del Sol, y no se aparta mucho del plano Galáctico. En general, este tipo de estrellas tienen órbitas circulares, pero suelen alejarse del plano de la Galaxia.

Referencias:

Fuente:

pdp.

Las conjeturas más conocidas de los confines del Sistema Solar.

En los confines del Sistema Solar hay mucho que explorar aún.
Algunas cosas parecen posibles aunque por ahora son sólo conjeturas.
Veamos.

Ilustración de las lejanías del Sistema Solar – Crédito de JOHNS HOPKINS UNIVERSITY APPLIED PHYSICS LABORATORY/SOUTHWEST RESEARCH INSTITUTE (JHUAPL/SWRI)

El noveno planeta o P9 es el sospechoso de haber orientado las órbitas de Sedna y otros objetos de más allá de Neptuno, en el cinturón de Kuiper.
En realidad, estos “Sedintos” estarían formando una sub-familia dentro de la de Kuiper por la curiosa orientación que tienen en sus órbitas. El caso es que mucho se conjeturó sobre P9, pero aún no se dio con Él. Es posible que no exista y que esa alineación en las órbitas observadas en los Sednitos se deba a otra causa, obviamente gravitatoria (Algunos artículos de pdp sobre el noveno planeta, https://paolera.wordpress.com/tag/noveno-planeta/).
Hay que tener en cuenta que cuando se descubrió a Sedna y luego a sus “amigos”, se estaba observando por objetos hasta una determinada magnitud o brillo en una región del cielo cercana al plano del Sistema Solar.
Luego, pueden haber otro objetos más débiles en brillo o que estén en otras partes del cielo, que tengan órbitas orientadas al azar como se espera de este tipo de objetos. Es más, buscando objetos como los seis Sednitos conocidos, se han hallado nueve (no son muchos, pero son más que seis) que tienen órbitas orientadas al azar; lo que atenta contra la existencia de P9.
De esta manera, es posible que los Sednitos de órbitas orientadas de forma similar, hayan sido afectados por otro cuerpo. Podrían haber sido alterados en sus órbitas por el paso de una estrella hace ya mucho tiempo, incluso en un evento similar al que inclinó todo el Sistema Solar, ya que el eje de rotación del Sol no está a 90° del plano del Sistema Planetario.
Nada demuestra irrefutablemente que P9 o exista o no, aún el tema no está cerrado; puede que no exista, puede sí, o puede que existan más de un planeta afectado a los Sednitos.

La pared de Hidrógeno es otra estructura a confirmar o refutar.
Nuestro Sistema Solar viaja por el espacio interestelar. Se conjetura que en él, hay nubes de Hidrógeno. En ese viaje, la radiación del Sol iría desplazando esas nubes a su paso, como lo hace un barco con el agua que hay delante. En este caso, ese desplazamiento de Hidrógeno sería en todas direcciones, como si nos moviéramos en una burbuja de viento Solar.
Con esta idea, se esperaba la detección de paredes de Hidrógeno en los confines del Sistema Solar. Las Voyager detectaron lo que parecía ser la presencia de esta pared, pero los datos recibidos no fueron concluyentes.
Ahora, la sonda New Horizons rumbo a 2014 MU69 o última Tule, luego de visitar Plutón, lleva instrumentos de mejor calidad que los que llevaban las Voyager. Observando en el espacio que la rodea, la sonda podría confirmar las detecciones de las Voyager. De ser así, habría que determinar si se trata de la pared de Hidrógeno o de un fenómeno que se da en la galaxia.

Referencias:

pdp

Gaia-Encelado, una visita en la juventud de la Vía Lactea.

Las galaxias son sistemas jerárquicos, o sea que crecen a partir de sistemas menores.
La Vía Láctea no es diferente. Como toda gran espiral, creció asimilando a otras menores. Las corrientes estelares son como ríos de estrellas que surcan por la Galaxia (poético ¿no?); son restos de galaxias menores que fueron asimiladas por la Nuestra.
Incluso algunos cúmulos globulares pueden ser restos de enanas esferoidales o haber pertenecido a estructuras galácticas menores incorporadas por la Vía Láctea, sobre todo cuando están relacionados con corrientes estelares.

El satélite astrométrico GAIA, mide posiciones y velocidades de estrellas con una exactitud asombrosa. Eso permitió encontrar unas 30 mil estrellas dentro de unas 7 millones observadas que comparten características cinemáticas.
Todas tienen órbitas elongadas y se mueven en sentido contrario a la mayoría de las estrellas, incluso a nuestro Sol. Están por todo el vecindario Solar. Todas comparten características similares de brillo y composición, lo que indica que se trata de estrellas de la misma población o familia.
Entre ellas hay variables y hasta 13 cúmulos globulares que comparten la propiedades de sus movimientos. La mayoría está rodeando el bulbo Galáctico, en lo que sería la parte interior del Halo.

Las estrellas están señaladas por puntos de color amarillo (las más cercanas) a púrpura (las más lejanas). Las variables se indican con una estrella celeste y los círculos blancos señalan la posición de los cúmulos globulares – Mapa crédito de ESA/Gaia/DPAC; A. Helmi et al 2018.

Así, provienen de una galaxia que fue asimilada por la Vía Láctea en sus albores, hace unos 10 mil millones de años. En aquellas épocas, la Vía Láctea era mucho menor que lo que es Hoy, aunque superaba a la intrusa en 4 veces el tamaño de ésta.

Video: Merger in the early formation stages of our Galaxy.

Publicado el 31 oct. 2018.

A la galaxia asimilada se la bautizó Gaia – Encelado, por el gigante de la mitología Griega descendiente de Gaia (la Tierra) y Urano (el cielo).

Referencia:

pdp.

La Nube Menor de Magallanes pierde gas al exterior.

Las galaxias llevan una vida generando estrellas del gas que contienen.
Eso implica su evolución dentro de su tipo. Así, es tema de estudio cómo evolucionan los diferentes tipos de galaxias, desde cómo nacen hasta cómo pueden terminar.
En ese estudio, está la evolución de las enanas, que como su nombre lo indica, se trata de galaxias comparativamente menores y con menos materia que las dominantes espirales o elípticas.

Unas galaxias de este tipo son las Nubes de Magallanes. Se trata de las únicas enanas (vecinas) que podemos observar a simple vista.
La menor de ellas se encuentra a unos 200 mil años luz de casa y es estudiada para entender su evolución y la de sus semejantes.

Imagen de radio-ondas de la Nube Menor de Magallanes – crédito: Naomi McClure-Griffiths et al, CSIRO’s ASKAP telescope.

En la Nube Menor de Magallanes (NMeM), hay gas, principalmente Hidrógeno, de donde nacen estrellas en las regiones donde este gas se encuentra a baja temperatura y, por lo tanto, no hay convecciones que dificulten el colapso para la aparición de protoestrellas.
Recordemos que esas convecciones son vientos generados por la radiación de estrellas cercanas a esas nubes de gas, incluso por las nacientes.
Por supuesto que en toda galaxia llegará el momento en que ese gas se terminare y la galaxia comenzará a dejar de “fabricar” estrellas.

Al menos en el caso de la NMeM, por cada estrella de tipo Solar que nace, la galaxia pierde 10 veces esa masa. Eso se debe a que su gravedad es menor a la de las galaxias mayores y el gas animado de movimiento puede salir de ella sin mayores inconvenientes. Esto sugiere que en miles de millones de años, esta enana deje de hacer estrellas; mucho antes que si no se diera esa pérdida.
Es muy probable que parte del gas que está perdiendo la galaxia, forme parte de la corriente Magallánica; ese flujo de Hidrógeno que enriquece de gas a la Vía Láctea (https://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_magall%C3%A1nica).

En general, esta fuga de gas al exterior podría darse en otras galaxias enanas.

Referencia:

pdp.

¿Oumuamua se comporta como (o es) una vela Solar?

Oumuamua (I12017 U1), el primer objeto interestelar se aleja de nosotros y sigue dejando interrogantes.
A mediados del 2018, mostró una aceleración radial (en la dirección del Sol) no gravitatoria, o sea, un empujoncito hacia afuera.
Primero se pensó en eyecciones de gas, por lo que se pensó que este objeto era un viejo cometa. La duda era ¿por qué no mostró ese comportamiento cuando pasó por el perihelio (punto más cercano al Sol), a sólo un cuarto de la distancia Tierra-Sol (0,25 UA)? Se pensó que en ese punto de su trayectoria la actividad cometaria fue muy tenue para ser detectada, por tratarse de un cometa disminuido en su cantidad de hielos. Luego, con la distancia, la pobre eyección de gases alcanzó para apurar su movimiento de alejamiento.

Imagen animada publicada en “El Universo que nos rodea.” – Crédito: NASA.

Ahora hay otra teoría.
Oumuamua no tiene por qué ser un cometa desgastado. La aceleración que experimentó pudo ser causada por el viento Solar, ese flujo de radiación y partículas que irradia el Sol del que nos defiende el campo magnético Terrestre.
Para que el viento Solar empuje a este objeto a la distancia a la que se encuentra, debe cumplir con una relación entre su masa y la sección (área) perpendicular a la dirección del Sol. Su densidad areal (masa por unidad de superficie) debe ser 0,1 gr./cm².
Esto lo convierte en un objeto suficientemente “liviano” y muy delgado para poder ser soplado por el Sol, pero no por eso es un objeto frágil. Se demuestra que con esa estructura puede soportar un viaje interestelar de 16 mil años luz, colisionando con partículas de polvo y gas interestelar.

Los asteroides tienen densidades areales mucho mayores, así sería un raro tipo de objeto muy delgado o laminar, formado por polvo interestelar o nacido de un disco protoplanetario.
Tal vez, para los amantes de la idea de que se trata de objeto un artificial, hasta podría ser una vela diseñada para impulsarse con el viento Solar, similar a nuestro proyecto IKAROS (https://es.wikipedia.org/wiki/IKAROS); un resto de tecnología extraterrestre.

Además, pudo soportar la rotación y los efectos de mareas gravitatorias (tirones gravitatorios) sin fracturarse. De hecho sobrevivió a su paso cerca del Sol.
Pero ahí aparece otro interrogante.
Si su estructura le permite ser empujado por el viento Solar, ¿cómo es que no sintió el efecto de ese flujo en su acercamiento al Sol, sobre todo en el perihelio? En ese punto de su trayectoria, pasó a una distancia menor que la de Mercurio al Sol (que es de 0,4 UA); así, debió ser “soplado” hacia afuera como una pluma.

Todo está siendo modelado sin disponer de observaciones del objeto. Una solución, entonces, sería observarlo; pero está muy lejos y es muy pequeño para nuestros telescopios.
Otra solución sería visitarlo, pero ya es tarde para nuestros cohetes.

Fuente:

  • arXiv:1810.11490v1 [astro-ph.EP] 26 Oct 2018, COULD SOLAR RADIATION PRESSURE EXPLAIN ’OUMUAMUA’S PECULIAR ACCELERATION?, SHMUEL BIALY & ABRAHAM LOEB.
    https://arxiv.org/pdf/1810.11490.pdf