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Quizás un Universo exótico necesite una explicación exótica.

(Artículo retocado el 26/abr./2017 a las 13:30 HOA – GMT -3).
En Ciencia, muchas veces no respondemos las preguntas sino que las cambiamos por otras más complejas. Un ejemplo puede ser el estudio de la mancha fría en la radiación de fondo en micro-ondas.
Esa radiación es la huella del Big-Bang. Se produjo en el nacimiento del Universo y se aleja tan rápido de nosotros que la vemos en micro-ondas.
La primera pregunta es: ¿cómo es que nos llega si se está alejando?
Esto tiene que ver con las dimensiones del Universo. Hay más de las tres que podemos ver y esa radiación viaja en todas ellas. Una o más componentes pasan por nuestra posición.
Si fuésemos bichos planos viviendo en un la superficie de un globo que está inflándose, juraríamos que el Universo es plano y todo de aleja de nosotros a nuestro alrededor. Pero no entendemos la tercera dimensión, la radial (hacia el centro o hacia arriba). Así, la lluvia nos llegaría y la veríamos por todas partes sin saber realmente de dónde viene; para nosotros estaría por todas partes. Aquí sucede algo parecido. Además, el principio cosmológico dice que el Big-Bang se dio en todas partes al mismo tiempo, así, su radiación llenó el Universo en todas direcciones y la vemos por todas partes (pdp, 20/06/2014, El principio cosmológico, https://paolera.wordpress.com/2014/06/20/el-principio-cosmologico/). No obstante, este principio es una primera aproximación al problema del nacimiento del Universo (odo, 08/nov./2016, El principio cosmológico es una primera aproximación, luego, vale, https://paolera.wordpress.com/2016/11/08/el-principio-cosmologico-es-una-primera-aproximacion-luego-vale/). Basado en todo esto, está el problema de los horizontes. Desde una dirección nos llega la radiación de fondo desde 14 mil millones de años luz, ya que la edad del Universo es de 14 mil millones de años. Desde la dirección opuesta sucede lo mismo; luego, ¿cómo es que la radiación de fondo pudo ir de un lado al otro del Universo en el tiempo que sólo pudo ir hasta un sólo lado? (pdp, 21/11/2016, El problema de horizontes y la velocidad de la luz, https://paolera.wordpress.com/2016/11/24/el-problema-de-horzontes-y-la-velocidad-de-la-luz/). ¿Será que la luz viajaba más rápido en el origen del Universo?.

Estudiando la radiación de fondo, se encontró una mancha fría.

Imagen de la macha fría crédito de ESA Planck Collaboration.

Se trata de una región donde la radiación de fondo es de menor temperatura o energía. El modelo standard del Big-Bang ofrece una explicación. Esa radiación se originó en un gran estallido y por lo tanto viaja de regiones de mayor densidad de materia a regiones de menor densidad. A nivel local, en pequeñas regiones, la luz puede desviarse y hasta disminuir su energía cerca de grandes masas. Pero a gran escala, la luz aumenta su energía en regiones masivas y la disminuye en regiones menos masivas; así, yendo de mayor a menor densidad de materia, va perdiendo energía.
Si en su camino se encuentra con una región vacía, o de una brusca disminución de materia debido a la aceleración de la expansión Universal, disminuirá mucho su energía. Al salir de esa región, se encuentra con mayor densidad pero no tanta como antes de esa “burbuja” de casi vacío (recordemos que en general va de mayor a menor densidad). Así, recupera energía pero no tanto como la que perdió. En resumen, sale con menor energía que con la que entró en esa burbuja. Los fotones (energía) de radiación de fondo que no pasaron por esa burbuja no sienten este efecto y tienen más energía que los otros; luego, aparece esa mancha fría dada por los fotones de radiación de fondo que atravesaron la burbuja (pdp, 24/04/2015, Explicando la mancha fría y el mapa de radiación de fondo, https://paolera.wordpress.com/2015/04/24/explicando-la-mancha-fria-en-el-mapa-de-la-radiacion-de-fondo-en-micro-ondas/).

Se observaron unas 7 000 galaxias para estimar su posición y distancia buscando la región vacía producida por la acelerada expansión del Universo y responsable de la mancha fría. Se encontró con que la región que sería responsable de esa mancha fría, no está tan vacía y en realidad tiene una estructura similar al resto de las regiones del Universo. La región de la mancha fría es un grupo de “huecos” rodeados de cúmulos de galaxias. Digamos que tiene estructura como de “espuma”. En otras palabras, no se encontró un vacío capaz de crear a la mancha fría.

New survey hints at exotic origin for the Cold Spot

Imagen crédito de Durham University

En la imagen se aprecia la distribución de cúmulos de galaxias en la región de la mancha fría (puntos negros a la derecha) y en otra zona del cielo (untos rojos a la izquierda). No se observan significativas diferencias para hacerlas responsables de la mancha fría.
Luego, hace falta una explicación por la falta de la misma a cargo del modelo standard o convencional. Quizás la mancha se dió por azar.
Pero puede ser que la explicación sea más sofisticada o exótica. Tal vez la mancha fría es el resultado del contacto o colisión entre nuestro Universo y otra burbuja de Universo vecino al nuestro.

Hacen falta más observaciones para cerrar el caso.

Referencia:

Fuente:

pdp.

AR Sco., una enana blanca que se comporta como púlsar.

En el espacio hay faros naturales.
Los Púlsares, son estrellas de neutrones de muy rápida rotación. Su gran campo magnético está desalineado respecto del eje de rotación. Está rodeada de materia de tal forma que al rotar, el campo magnético “modula” (sacude) las cargas eléctricas de ese material haciendo que emitan energía al sufrir la aceleración del movimiento. Así se comporta como un faro del tamaño de una luna o pequeño planeta girando en fracciones de segundo (Wikipedia, https://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%Balsar).

Ilustración de púlsar publicada en Wikipedia – Autor: Mysid.

Las estrellas enanas blancas, son los restos evolutivos de estrellas de tipo Solar (nuestro Sol terminará su vida como enana blanca). Luego de crecer como gigante roja, dejará una nebulosa planetaria y terminará como una enana blanca brillando muy poco por el calor generado por la contracción. En su interior, el carbono tomará una estructura semejante a la del diamante.
Pero hay enanas blancas revoltosas, al menos una.

La variable AR Scorpii (AR Sco.) es una binaria a casi 400 años luz de casa formada por una enana roja de baja masa y una enana blanca de mayor masa que su compañera. Giran entre ellas con un período de 3,55 horas y están separadas 1 200 000 Kms., eso es 3 veces la distancia Tierra – Luna.
Se le detectó pulsos de energía con una frecuencia igual a la rotación de la enana blanca.

Por algún motivo, aún desconocido, la enana blanca tiene un rápida rotación y está emitiendo energía en forma de haces de luz concentrados similares al caso de los púlsares, claro que con menos frecuencia.

Ilustración del sistema AR Sco. crédito de M. GARLICK/UNIVERSITY OF WARWICK, ESA/HUBBLE

Esa energía enfocada llega a tocar a la enana roja potenciando a sus electrones moviéndolos a velocidades altísimas, casi la de la luz. Luego, en la desaceleración, emiten energía.

Es la primera enana blanca con evidencias de este comportamiento similar al de un púlsar. No obstante, ya se había mostrado que la enana blanca AE Acuarii tenía rápida rotación y emitía pulsos en Rayos X.

Referencia:

Fuente:

pdp.

El origen de la familia Eureka.

En el estudio del movimiento de los cuerpos, está el problema de los tres cuerpos.
En ese problema, se contempla el caso donde un cuerpo masivo (por ejemplo el Sol) es gravitacionalmente dominante, otro de masa apreciable (por ejemplo un planeta) está en órbita en torno él y un tercero de masa despreciable (una luna o satélite) en órbita en torno a este último.
En ese caso se dan los llamados Puntos de Lagrange. Son lugares en la órbita del cuerpo de masa apreciable o planeta, donde pueden haber cuerpos de masa despreciable en trayectoria estable permanentemente delante o detrás de él. A 60º adelante con vértice en el cuerpo masivo se encuentra el punto L4, y 60º detrás el punto L5.

Júpiter tiene a Los Troyanos, tanto en L4 como en L5 (Wikipedia, https://es.wikipedia.org/wiki/Asteroide_troyano). La Tierra tiene solamente uno (pdp, 27/jul./2011, Primer asteroide troyano de la Tierra, https://paolera.wordpress.com/2011/07/27/primer-asteroide-troyano-de-la-tierra/).

El asteroide Eureka, resultó ser un Troyano de Marte en L5 (sigue al planeta en su órbita) (Wikipedia, https://es.wikipedia.org/wiki/(5261)_Eureka). Con el tiempo, se descubrieron más objetos mostrando la existencia de la familia de Eureka.

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Ilustración del vecindario asteroidal de Marte – Crédito: NASA.

Todos son cuerpos dominados por Olivino. Se trata de un elemento existente en el interior de los planetas rocosos. Esto sugiere un origen común para esta familia de objetos.
Pueden ser restos de un planeta destruido en una colisión o partes del manto marciano expulsadas por un gran impacto. Como sea, guardan información de la juventud del Sistema Solar.

Referencia:

Fuente:

pdp.

¿Qué es Sumo Puff?

Cada vez se descubren más objetos de bajo brillo superficial.
Cerca en perspectiva al remanente de fusión de galaxias SDSS J1449-0042, se observa un objeto difuso. Denominado Sumo Puff, es de bajo y parejo brillo superficial, tiene una forma alargada donde el semieje mayor es casi el doble del menor. Como se desconoce aún su distancia, no es posible saber sus dimensiones físicas.

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Imagen de SDSS J1449-0042 y Sumo Puff publicada en el trabajo de J. P. Greco et al.

Hay diferentes naturalezas probables para Sumo Puff.

1. Podría tratarse de una nube de materia de la Vía Láctea de las llamadas cirrus galácticos. Estas nubes se muestran obscuras cuando absorben la luz de objetos distantes o pueden mostrarse iluminadas por fuentes entre nosotros y ellas. En este caso, se descarta esta posibilidad ya que no se observan excesos de energía en infrarrojo como es característico de ellas.

2. Si está a una distancia comparable a SDSS J1449, podría ser un resto arrancado gravitacionalmente por mareas durante la fusión.

3. De ser más lejano, podría ser una apagada galaxia difusa como una población estelar pasiva.

De la tres posibilidades, la segunda sería la más probable, aunque hacen falta más observaciones para confirmarla. Por ejemplo, sería de mucha utilidad hallar un puente de materia entre ella y SDSS 1449 para confirmar su origen como consecuencia de la fusión de galaxias.

Fuente:

pdp.

Arqueoastronomía: La piedra del buitre.

No es novedad la Astronomía observacional que desarrollaban los antiguos.
En Turquía, en el antiguo santuario Göbekli Tepe, hay unas piedras talladas en su mayoría con figuras de animales. Entre ellas, la piedra del buitre.

piedraBuitre

La piedra del buitre o pilar 43. Imagen cortesía de A. Coombs publicada en el trabajo de Martin B. Sweatman & Dimitrios Tsikritsis

En esa piedra está tallado un escorpión. La constelación de Scorpio es una de las más fácil de reconocer por su estirada forma de signo de interrogación y la que más se asemeja a lo que pretende ser. Si el escorpión de la piedra del buitre representa a esa constelación, el buitre que está a su lado coincide su posición con la constelación de sagitario. En otras piedra o pilares, hay otras figuras que coinciden en posición con otras constelaciones.
¿Son esas piedras representaciones de las constelaciones de aquellas épocas habiendo coincidido en la forma del escorpión con las actuales?.
También está la figura de un zorro.
Si bien este animal es frecuente en esa región, los antiguos simbolizaban cometas con zorros o lobos de gran cola. ¿Este zorro simboliza un cometa o meteorito?
Hay una forma de varias “U” anidadas que podrían simbolizar un fogonazo o impacto. Un hombre si cabeza significa muerte. Hay unas inscripciones que muy probablemente indiquen una fecha o marca en el tiempo; de ser así, equivale a 10 900 años antes de cristo.
Para esa época se produjo el período Dryas reciente, una pequeña era de hielo probablemente relacionada con la caída de un objeto a la Tierra (Wikipedia, https://es.wikipedia.org/wiki/Dryas_Reciente).

Parece ser que aquel santuario era un lugar de observaciones astronómicas, en particular, los antiguos habitantes de la región estaban interesados en la lluvia de meteoros Táuridas.
¿Pude ser que la piedra del buitre y los otros pilares sean registros de la caída de un objeto a la Tierra, el que causó una gran devastación y el comienzo del período Dryas reciente?
Todo parece indicar una respuesta afirmativa. Pero las evidencias aún son circunstanciales y hacen falta más estudios para que sean concluyentes.
(Hay más imágenes en la publicación fuente de esta nota – ver enlace al pie – )

Referencias:

Fuente:

pdp.

Las variaciones de brillo del agujero negro HLX-1.

Recientemente se está hablando mucho de fotografiar un agujero negro (AN).
Si bien la luz no escapa de un AN, en sus vecindades hay emisiones de energía (luz) que se pueden registrar. Luego, no estaríamos viendo al AN, pero si a su entorno cercano.
El material que suele rodearlo, va cayendo en forma de espiral y autofricciona. Eso hace que se caliente y emita energía. A su vez, es materia y energía pueden superar la capacidad de absorción a través de la superficie del AN y desviarse hacia los polos, como envloviéndolo, colaborando con la producción de chorros bipolares de materia y energía (pdp, 20/12/2013, Primera aproximación a los chorros de materia relacionados con discos de acreción, https://paolera.wordpress.com/2013/12/20/primera-aproximacion-a-los-chorros-de-materia-relacionados-con-discos-de-acrecion/).

Eso es lo que podríamos ver de un AN.
Un ejemplo lo ofrece el AN de masa intermedia HLX-1.
Se encuentra relacionado a la galaxia ESO 243-49 en el cúmulo de galaxias Abell 2877 (Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/HLX-1).

File:ESO 243-49 (HST).jpg

Imagen de ESO 243-49 y HLX-1 (es el objeto azulado señalado por un círculo) publicada en Wikipedia. crédito NASA.

Está a unos 300 millones de años luz de casa con una masa de 20 mil soles. No se sabe si está orbitando a ESO 243-49 o si es una casual vinculación dentro de Abell 2877.

hlx-1

Imagen donde se aprecia la variación de brillo (visual) de HLX-1 publicada en el trabajo de R. Soria et al.

HLX-1, mostró variaciones de brillo desde 2010 (con magnitud absoluta visual de -11) a 2013 (con magnitud abslotuta visual de -10). Seguramente rodeado de un gran disco de acreción de materia, la mayor parte de la radiación se produce en el anillo más cercano al AN. Allí, variaciones del flujo de materia en forma de vientos hacen variar la producción de energía.

Fuente:

  • MNRAS 000, 1–22 (2017) Preprint 20 April 2017, Outbursts of the intermediate-mass black hole HLX-1: a wind instability scenario, Roberto Soria et al.
    https://arxiv.org/pdf/1704.05468.pdf

pdp.

¿Se está mostrando la materia obscura?

Las galaxias se caracterizan por ser grandes sistemas donde hay falta de masa.
Se sabe que la materia bariónica (materia ordinaria formada por bariones: electrones, protones, neutrones) no alcanza para mantener la dinámica de las galaxias.
La masa dinámica, es la medida en base a las movimientos de las componentes galácticas. En nuestra Galaxia y en galaxias como la nuestra, la suma de las masas del disco y del bulbo, no dan sustento a la dinámica observada. Las estrellas más lejanas se mueven más rápido de lo esperado por lo que la galaxia debería desarmarse, a menos que exista una clase materia que se encargue de mantener gravitacionalmente unido al sistema; esa es la materia obscura.
Algunos argumentaron que la elusiva materia obscura eran nubes de dihidrógeno molecular (H2) las cuales son de muy difícil detección observacional (pdp, 29/abr./2013, ¿La materia obscura son nubes de dihidrógeno?, https://paolera.wordpress.com/2013/04/29/la-materia-obscura-son-nubes-de-dihidrogeno-h2/)

Se conocía la existencia de nubes de Hidrógeno caliente en las vecindades de la galaxia. Ahora, en la Vía Láctea, se detectó la existencia de Hidrógeno frío que se extiende a cientos de miles de años luz de distancia. Eso alcanza a las vecinas nubes de Magallanes y está en los dominios de la materia obscura.

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Ilsutración de la nube de hidrógeno frío abarcando la Víla Láctea y Nubes de Magallanes publicada en Astronomy magazine, crédito de NASA/CXC/M.Weiss; NASA/CXC/Ohio State/A.Gupta et al.

Esta nube tiene unos 11000ºC a 12000ºC y muestra algunas velocidades que alcanzan para escapar de la Galaxia. En general, el movimiento de la nube no es de rotación en torno a la Vía Láctea, ni está precipitando ni escapando.
Se la detectó en base a la observación de la luz de galaxias lejanas. Esa luz trae información de la materia que atravesó al salir de aquellas galaxias y de la que atravesó al llegar a la nuestra. En ambas situaciones, aparecen evidencias de la absorción de luz o energía por parte de esa materia atravesada. Como la nube es muy débil, la absorción también lo es y es difícil de detectar. Recién ahora, con la gran cantidad disponible de observaciones de galaxias lejanas, se pudo detectar la presencia de esa nube a través de su absorción.
¿Puede ser esta nube la tan elusiva materia obsura?
Si no lo es: ¿están conviviendo en las mismas regiones?
Cha cha cha chaaaaaaannnnn….

Referencia:

Fuente:

pdp.