Supernovas que despistan, el caso de SN 2009bb y SN 2012ap.

Los brotes o estallidos de rayos gamma [1], son grandes liberaciones de energía relacionadas con flujo de materia a alta velocidad, conocidas como eyecciones relativísticas.
Por ejemplo, cuando los chorros de materia relativística emitidos por un agujero negro interaccionan con material a menor velocidad, el frenado por fricción genera alta temperatura y disipación de energía en rayos gamma en la dirección de la visual (hacia el observador si los chorros de materia están hacia él).

En un evento se supernova, el material que se eyecta fricciona con material circumestelar previamente liberado por la progenitora, se calienta y se frena mientras emite en rayos gamma. Este brote suele durar poco, del orden de un día, ya que las supernovas no eyectan materia a altas velocidades y ésta se frena pronto. Pero en supernovas de tipo Ic/b (las más poderosas) con flujos pesados de materia, presentan brotes de rayos gamma más prolongados con eyecciones que suelen expandirse durante siglos.

La primera sorpresa la dio la SN 2009bb. Una supernova con eyección de materia relativística sin brote de rayos gamma.
La segunda la dio SN 2012ap. Una supernova con una eyección no relativística de rápido frenado sin brotes o emisión en rayos gamma.
Todo indica que este tipo de supernova puede presentar eyecciones de altísimas velocidades y también de bajas velocidades  y pronto frenado; ambos casos sin emisión de rayos gamma.
¿Será que los rayos gamma no se detectan por emitirse en una dirección preferencial distinta que hacia nosotros?

______________________________________________________

Referencia:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Brote_de_rayos_gamma

Fuente:

• A Missing-Link in the Supernova-GRB Connection: The Case of SN 2012ap – http://arxiv.org/abs/1402.6336

pdp.

Primer cúmulo globular hiperveloz detectado.

Hay estrellas de alta velocidad, empujadas por diferentes procesos. Algunas son ex-integrantes de un sistema binario [1], donde una de las estrellas estalló liberando a su compañera. Otras son aceleradas en encuentros cercanos gravitatorios con otras estrellas, en particular las que sufren interacciones gravitacionales de 3 cuerpos cerca del centro galáctico, donde interviene el agujero negro central.

En la dirección de M87 [2], una galaxia elíptica ubicada en el centro del cúmulo galáctico de Virgo [3], se observó un objeto acercándose a nosotros a la impresionante velocidad de 1000 Km. por segundo, la que es una velocidad muy atípica para esa región.  La fotometría [4] y espectroscopía [5] del objeto, son coherentes en confirmar que se trata de algo masivo. Obviamente, un objeto de ese tipo fue acelerado por un encuentro gravitacional de 3 cuerpos. Un modelo sugiere que puede tratarse de un agujero negro(*) eyectado que en su viaje arrastra estrellas a su alrededor. En este caso, se trataría de un objeto muy exótico y difícil de darse. Lo más probable es que se trate de un cúmulo globular(**) eyectado de M87 por un encuentro gravitacional de 3 cuerpos con la intervención del agujero negro supermasivo de su galaxia anfitriona. Así se lo catalogó como HVGC-1 (Hyper Velocity Globular Cluster – 1; o sea Cúmulo Globular de Hipervelocidad -1)

Es altamente probable, que en el encuentro gravitatorio que lo aceleró, el cúmulo haya perdido estrellas quedándose con las más cercanas y ligadas el centro donde se supone que puede vivir un agujero negro de masa intermedia.
El gran valor medido de la velocidad, corresponde a su velocidad radial (en la dirección del observador), por lo que es lógico suponer que su velocidad espacial está orientada en su mayor parte hacia nosotros, lo que hace que su velocidad tangencial (perpendicular a la dirección de observación) sea muy pequeña, de lo contrario, su velocidad espacial sería mucho mayor aún. Así y todo, estaría más dejos del centro de su galaxia que los 255 mil años luz de separación proyectada sobre el cielo. Teniendo en cuenta su velocidad radial observada, llevaría la velocidad necesaria para escapar de su galaxia, estaría recorriendo unos 7 años luz por milenio, luego es muy probable que actualmente (sin considerar al distancia que nos hace ver todo en tiempo pasado) ya haya salido del Cúmulo de Virgo y esté vagando por el espacio intercumular (entre los cúmulos de galaxias).

______________________________________________________

Referencias:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Estrella_binaria
2. http://es.wikipedia.org/wiki/Galaxia_el%C3%ADptica_M87
3. http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%BAmulo_de_Virgo
4. http://es.wikipedia.org/wiki/Fotometr%C3%ADa
5. http://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia_astron%C3%B3mica

(*) – http://es.wikipedia.org/wiki/Agujero_negro
(**) – http://es.wikipedia.org/wiki/C%C3%BAmulo_globular

Fuente:

• A Globular Cluster Toward M87 with a Radial Velocity < -1000 km/s: The First Hypervelocity Cluster – http://arxiv.org/abs/1402.6319

pdp.

SN 1987A, su progenitora y la ausencia de sus restos (al año 2014).

En 1987 se observó una supernova en la nebulosa “Tarántula” en la Nube mayor de Magallanes, se la nombró SN 1987A [1]. Presentó un prolongado brillo conocido como “meseta de brillo” por el aspecto de la gráfica de la luminosidad en el tiempo.
Ese detalle y otros más de origen espectroscópico, determinaron que SN 1987A era de tipo IIPeculiar (IIP) [2].

Aquí aparece un conflicto: Aprovechando la cercanía de esta supernova, se hicieron observaciones para hallar a su progenitora. Según esas observaciones, la desaparición en esas coordenadas de una supergigante azul [3] catalogada como Sanduleak -69 202A (SK-69 202) [4], una estrella de tipo espectral [5] B3 con 20 masas solares y 43 radios solares, sugería que esa estrella era progenitora buscada.
Pero la teoría exige que las supernovas de ese tipo, se generen por colapso de núcleo de estrellas supergigantes rojas [6] (Schaller et al. 1992; Langer 1993; Maeder & Meynet 2000; Langer 2012) y con masas inferiores a 20 masas solares. Más aún, la baja velocidad de la materia eyectada y la larga duración del decaimiento del brillo (la meseta de luz) son explicadas cuando la progenitora es una supergigante roja. Además, una progenitora azul no explica el nitrógeno hallado alrededor de la supernova.
Todo indica que se su progenitora era, en efecto, la desaparecida SK -69 202; la que en realidad era un supergigante roja que se volvió azul apenas 20 mil años antes de explotar. Muchos modelos explican cómo pudo azularse la estrella. Unos proponen la existencia de una compañera que se mezcló con la estrella dando origen al azulamiento y posterior explosión. Pero este modelo presenta muchas variantes y hace que esta supernova sea algo realmente difícil de darse.
Un modelo de transporte de helio a las partes superiores de la estrella por convección y rotación, explica su azulamiento y la existencia de nitrógeno.

El otro problema con SN 1987A, es la estrella de neutrones [7] resultante.
Veamos. Dentro de la estrella, hay una envoltura de Hidrógeno y debajo de ella otra de Helio y dentro de esta última está el núcleo colapsante. Cuando se produce el “shock” de supernova, ese choque de energía viaja hacia las capas exteriores dejando dentro una proto-estrella de neutrones. Parte de ese frente de choque se refleja hacia el centro, generando una brusca acreción de materia sobre la futura estrella de neutrones. Todo esto genera la emisión de neutrinos, los que fueron detectados desde SN 1987A confirmando el proceso de colapso de núcleo, el problema es que aún (a 27 años estallido) no se detecta la presencia de la estrella de neutrones como el pulsar que queda luego de la explosión de supernova.

______________________________________________________

Referencias:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/SN_1987A
2. http://es.wikipedia.org/wiki/Supernova#Tipo_II
3. http://es.wikipedia.org/wiki/Supergigante_azul
4. http://es.wikipedia.org/wiki/Sanduleak_-69%C2%B0_202a
5. http://es.wikipedia.org/wiki/Tipo_espectral_(estelar)
6. http://es.wikipedia.org/wiki/Supergigante_roja
7. http://es.wikipedia.org/wiki/Estrella_de_neutrones

 

• Masa máxima para progenitoras de supernovas de tipo IIP. – https://paolera.wordpress.com/2014/02/24/masa-maxima-para-progenitoras-de-supernovas-de-tipo-iip/

 

Fuentes:

 

• SN 1987A – Presupernova Evolution and the Progenitor Star – http://arxiv.org/abs/astro-ph/9705146
• Signatures of Neutrino Cooling in the SN1987A Scenario – http://arxiv.org/abs/1402.6292

 

pdp

WTS-2b, un Joviano condenado.

Para entender mejor lo que le sucede a este exoplaneta, debemos explicar primero los Lóbulos de Roche [1]. Supongamos una masa puntual. Esa masa tiene una superficie equipotencial gravitatoria en donde todos los puntos sobre ella tienen la misma gravedad de debida a esa masa. Obviamente que esa superficie es esférica por ser la única superficie donde todos los puntos están a la misma distancia de esa masa (recordemos que la gravedad depende de las masas y de la distancia entre ellas). Es evidente que la masa tiene infinitas superficies equipotenciales, todas y cada una para diferentes distancias.
Consideremos ahora otra masa puntual que no tiene por qué ser igual a la anterior y que también tiene infinitas superficies equipotenciales. Ahora, habrá dos superficies de este tipo, una para cada masa que se tocan en un punto.  Esos son los Lóbulos de Roche; una superficie equipotencial de dos masas donde un punto cualquiera de ella siente la misma gravedad de cada masa. Por el punto de contacto las masas intercambian materia. En realidad estos Lóbulos no son esféricos sino que toman forma de gotas estiradas en la dirección del punto de contacto.
Si consideramos ahora las dimensiones de las masas, éstas pueden llagar a llenar los Lóbulos, en cuyo caso tenemos objetos en contacto con intercambio de masa. Si los cuerpos superan en tamaño a los lóbulos, friccionan por desbordamiento de los Lóbulos de Roche. Así hay una distancia mínima dentro de la cual los cuerpos friccionan y precipitan entre sí.

No es raro hallar exoplanetas  de tipo Joviano, pero sí lo es hallarlos demasiado cerca de su estrella principal.
En la imagen se observa a la estrella WTS-2, una estrella enana de tipo K2V que posiblemente tenga una compañera enana de tipo M. Al sur, a unos 0,6 segundos de arco de WTS-2 hay una pequeña fuente de luz que podría ser la enana compañera mencionada.
En torno a la estrella principal gira el exoplaneta WTS-2b de 1,12 masas jovianas y de unos 1,36 radios jovianos. Se trata de un gigante gaseoso y lo llamativo es que orbita la estrella en 1,02 días a una distancia de 0,01855 Unidades Astronómicas (UA = distancia promedio Tierra-Sol = 150 millones de Km.). Esto lo ubica entre los pocos exoplanetas gigantes extremos a menos de 0,02 UA de sus estrellas.
Así, está muy cerca de la estrella anfitriona, demasiado. Está a sólo 1,5 veces la mínima distancia para destruirse por friccionar por desbordamiento del Lóbulo de Roche.
Seguramente a la distancia a la que encuentra sufre frenados por mareas y fricción gravitatoria con la estrella principal. Se calcula que el exoplaneta se va frenando a razón de 17 segundos por cada 15 años, por lo que va espiralando hacia su estrella quedándole unos 40 millones de años de vida.

______________________________________________________

Referencias:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%B3bulo_de_Roche

Fuentes:

• WTS-2 b: a hot Jupiter orbiting near its tidal destruction radius around a K-dwarf – http://arxiv.org/abs/1402.5416
• Imagen de WTS-2 de J.L.Birkby et al. en:
  http://arxiv.org/pdf/1402.5416v1.pdf
• Imagen de Lóbulos de Roche de:
  http://www.caosyciencia.com/visual/imagen.php?id_img=458

pdp.

PanSTARRS, un cometa rico en polvo.

El cometa C/2011 L4 (PanSTARRS) [1] fue descubierto en Junio del 2011 y en Marzo del 2013 llegó a un brillo que permitió su fácil observación. Proveniente de la Nube de Oort [2], llegó al interior del Sistema Solar por primera vez en una órbita abierta, lo que lo convierte en un cometa no periódico.  No se pudo detectar hielos de agua en los cometas provenientes de esa Nube debido a las limitadas resoluciones de los espectros [3] obtenidos, lo que no implica que no haya hielos cristalinos en ellos.
En el caso de C/2011 L4, se detectó la presencia de hielos de agua en granos de tamaños inferiores a un micrón (menores a una milésima de milímetro). No se observó emisiones de Cianuro (CN), Ácido Cianídrico (HCN) ni Monóxido de Carbono (CO) antes del perihelio (su punto más cercano al Sol).  En cuanto a la cantidad de polvo del cometa, se encontró que es 4 veces la cantidad de gases lo que lo convierte en un cometa inusualmente rico en polvo.

______________________________________________________

Referencias:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/C/2011_L4
2. http://es.wikipedia.org/wiki/Nube_de_Oort
3. http://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_electromagn%C3%A9tico

Fuentes:

• Multi-Wavelength Observations of Comet C/2011 L4 (Pan-Starrs) – http://arxiv.org/abs/1402.5414

• Imagen en: 
  http://earthsky.org/space/comet-panstarrs-possibly-visible-to-eye-in-march-2013
  Obtenida por Terry Lovejoy desde Australia.

pdp.

El zircón más viejo del mundo.

Esta es la imagen del zircón [1] más viejo hallado en la Tierra. Tiene 4400 millones de años. Como la Tierra tiene 4500 millones de años de edad, esto sugiere que la corteza del Planeta ya estaba formada luego de 100 mil millones de años de formada la Tierra. Así, es probable que la vida microbiana en nuestro planeta sea más antigua que lo pensado y haya aparecido 160 millones de años luego de la formación del Sistema Solar [2].

______________________________________________________

Referencias:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Zirc%C3%B3n
2. http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_Solar

Fuentes:

• Zircon crystal is oldest known piece of Earth – http://www.chicagotribune.com/news/sns-rt-us-science-rock-20140223,0,7077837.story
• OLDEST BIT OF CRUST FIRMS UP IDEA OF A COOL EARLY EARTH – http://www.news.wisc.edu/releases/18407
• Imagen de John W. Valley/University of Wisconsin-Madison en http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/files/2014/02/zircon.png
• 4.4-Billion-Year-Old Crystal Is Earth’s Oldest Fragment – http://blogs.discovermagazine.com/d-brief/2014/02/24/4-4-billion-year-old-crystal-is-earths-oldest-fragment/#.UwvECeN5OSo

pdp.

Proporciones que engañan.

Muchas veces hemos visto imágenes como ésta, donde vemos la Luna y un planeta en perspectiva cercano a ella, como Saturno en este ejemplo. Pero en realidad nos están engañando las proporciones o las escalas involucradas.
Cuando vemos por un telescopio, usamos aumentos que están relacionados con las propiedades de las lentes que estamos usando. Estos aumentos se reflejan en el cociente entre la distancia de la imagen y del objeto real.
Para que la explicación no sea tan abstracta, vamos a suponer que usamos un valor de aumentos de 4. Eso quiere decir que vemos la Luna como si estuviera a la cuarta parte de su distancia. Como la Luna está a 400 mil Km., la vemos como su estuviera a 100 mil Km., o sea que la acercamos 300 mil Km. Luego, si nos acercamos 300 mil Km a la Luna, la veremos como la vemos por el telescopio con esos 4 aumentos.

Saturno está a unos 1250 millones de Km. de nosotros. Si nos acercamos 300 mil Km. estaremos a unos 1249700000 Km. O sea que lo que nos acercamos al Planeta es despreciable para verle los anillos a simple vista.
Sucede que si usamos un aumento de 4 para ver la Luna, también lo estamos usando para ver a Saturno. Eso indica que lo tenemos a la cuarta parte de su distancia, o sea que lo acercamos ¾ partes de su distancia real, o sea que lo trajimos 937500000 Km.  y lo vemos  como si estuviera a 312500000 de Km.

Luego, la proporción de distancia que es acercado el objeto es la misma en ambos casos; lo que sucede es que una proporción de una distancia mayor equivale a más acercamiento que la proporción de una menor (la proporción de un valor mayor da un resultado mayor que la misma proporción de un valor menor, o sea que se acerca más al más lejano).

______________________________________________________

Referefencias:

• Imagen capturada del video de http://vimeo.com/87319245
• Saturno – http://es.wikipedia.org/wiki/Saturno_(planeta)
• Luna – http://es.wikipedia.org/wiki/Luna

pdp.

Masa máxima para progenitoras de supernovas de tipo IIP.

Las supernovas de tipo II, estallan por colapso de núcleo debido a su gran masa. En cuestión de segundos, el brusco colapso deja una región casi vacía entre el interior de la estrella y sus capas exteriores. Este tipo de supernova, se caracteriza por la presencia de Hidrógeno y sus progenitoras son estrellas supergigantes rojas [1]. Suelen presentar eyecciones de materia antes de la explosión y la interacción entre el frente de choque de la explosión con el material previamente eyectado, son la fuente de la emisión en radio-ondas y en rayos X observado.

En particular, las de tipo IIP presentan un brillo prolongado en el tiempo como parte de la interacción del frente de choque de la explosión de supernova y el Hidrógeno previamente soltado por la estrella. Estas estrellas tienen emisiones con una tasa de no más de 100 milésimas (10^-5) masas solares al año previa a la explosión. Los rayos X observados por estas supernovas no son tan intensos como en otras y la absorción por la materia que las rodea no es la causa. Luego, las estrellas progenitoras de este tipo de supernovas, tienen un brillo acotado y su masa no supera las 19 masas solares; por encima de ese valor, no explota como de tipo IIP.

NOTA: El presente artículo fue modificado ya que presentaba a la SN 1987A como ejemplo de supernova de tipo IIP cuando aún no está definitivamente claro la identidad de su progenitora y por lo tanto su tipo. En el trabajo expuesto en (copiar y pegar el enlace en el navegador):

Haz clic para acceder a aspen.pdf

se la clasifica como anómala.

______________________________________________________

Referencias:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Supergigante_roja

 

• Tipos de supernovas – http://www.mcss.cl/tipos_supernovas.html

 

Fuentes:

• On the Lack of X-ray Bright Type IIP Supernovae – http://arxiv.org/abs/1402.5150

Las Kilonovas.

Las estrellas masivas mueren colosalmente.
Las Novas [1], provienen de  estrellas que reciben masa de una compañera y la acumulación de esa materia donada produce explosiones de las cuales la estrella se recupera, de tal manera que puede recurrir en más explosiones (Novas recurrentes).
En el otro extremo, están las Supernovas  [2]. Las hay (básicamente) de dos tipos. Unas son como las Novas, pero en lugar de presentar varias explosiones, acumulan materia hasta explotar colosalmente. Las otras, vienen de estrellas muy masivas que colapsan bruscamente. En ambos casos, suelen “brillar” tanto como la galaxia donde están. Luego siguen las teóricas Hipernovas.

Entre Novas y Supernovas, se ubican las Kilonovas [3]. Se generan a partir de la unión de dos estrellas de un sistema binario, donde una de ellas (o las dos) es una Estrella de Neutrones [4] (estrella de neutrones binaria). Explotan con un brillo de mil veces el de una Nova (de ahí su nombre de Kilonova) y a lo sumo de la décima parte del brillo de una Supernova.
Con la unión de los dos objetos, se forma un remanente de mezcla de masas que luego de un tiempo explota como Kilonova. En esa explosión, queda evidencia de los tiempos involucrados desde la fusión de ambos objetos.
Luego, todo depende de la suma de las masas de las estrellas fusionadas. Si la suma de las masas supera las 2,6 a 2,8 (casi 3) masas solares, el objeto termina en un AgujeroNegro [5], de lo contrario, queda como una Estrella de Neutrones Hipermasiva.

______________________________________________________

Refereincias:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Nova
2. http://es.wikipedia.org/wiki/Supernova
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Kilonova
4. http://es.wikipedia.org/wiki/Estrella_de_neutrones
5. http://es.wikipedia.org/wiki/Agujero_negro

• Hipernovas – http://es.wikipedia.org/wiki/Hipernova

Fuente:

• Red or blue? A potential kilonova imprint of the delay until black hole formation following a neutron star merger – http://arxiv.org/abs/1402.4803

pdp

Cambios en la textura superficial de Plutón.

Las moléculas son capaces de desplazarse, rotar y vibrar. Las energías relacionadas para cada tipo de movimiento son muy diferentes. La energía absorbida por una molécula relacionada con su capacidad de vibrar, es llamada absorción vibracional y es de longitud de onda larga, pero no tanto (infrarrojo cercano), detectable con espectroscopía infrarroja [1].

Plutón tiene su superficie cubierta con hielos que son capaces de sublimar (evaporarse sin pasar por el estado líquido) y formar su atmósfera, una temperatura superficial de -233°C y su día dura casi 6,5 veces el nuestro (153,6 horas). La luz del Sol que llega al Planeta enano, es capaz de reflejarse en sus hielos no sin antes ser absorbida en parte por ellos. Parte de esos hielos subliman y como el calor del Sol no es muy intenso, no adquieren la suficiente energía para escapar y quedan atrapados por la gravedad formando su atmósfera.
Observaciones en el infrarrojo cercano determinan que la abundancia de hielos de monóxido de Carbono (CO), dinitrógeno (N2) y Metano (CH4) a través de absorciones vibracionales.

Se observaron variaciones en las absorciones causadas por estos elementos durante el día de Plutón. Es lógico pensar que a lo largo de su órbita, el Planeta presente variaciones en la sublimación de sus hielos causados por cambios en la insolación del Planeta (variaciones estacionales).
Se encontró (año 2013), principalmente en el hemisferio norte, una disminución en la absorción del CO y N2 que podría deberse a una sublimación de esos hielos y un aumento en la absorción del CH4. Nada indica grandes cambios en la cantidad de esos elementos, ni que disminuya la presión atmosférica del Planeta, por lo que las variaciones de las absorciones tienen otro origen.

La evolución en la textura de los hielos superficiales, alteró la dispersión de los cristales de CH4 impidiendo que los hielos de CO y N2 absorban energía infrarroja del Sol con la facilidad con que lo hacían antes.

______________________________________________________

Referencias:

1. http://es.wikipedia.org/wiki/Espectroscopia_infrarroja

• La atmósfera de Plutón no colapsa como se pensaba. – https://paolera.wordpress.com/2013/12/11/la-atmosfera-de-pluton-no-colapsa-como-se-pensaba/

Fuentes

• Near-Infrared Spectral Monitoring of Pluto’s Ices II: Recent Decline of CO and N2 Ice Absorptions – http://arxiv.org/abs/1402.4842

pdp.