Archivo de la categoría: Astronomía

El gran, gran corazón de UCD3.

Las grandes galaxias crecen a costa de la menores que van asimilando en su vida.
Las menores, pueden ser enanas o ultracompactas. La diferencia entre ellas es que las primeras tienen sus estrellas desparramadas en un volumen mucho mayor. Estos sistemas suelen no tener un agujero negro central como las grandes galaxias, a lo sumo tienen uno de masa intermedia.
A manera de ejemplo, la Nube Mayor de Magallanes, es una enana con unas 30 mil millones de estrellas desparramadas en una región de unos 14 mil años luz (AL) y no tiene un agujero negro central.

UCD3, es una enana ultracompacta orbitando a la gran elíptica NGC 1399.

Imagen crédito y cortesía de NASA/STScI/ESO/Afanasiev et al.

Contiene unos 100 millones de estrellas en una región de unos 300 AL, de ahí su tipo ultracompacto. El estudio del movimiento (cinemática) de sus estrellas permitió saber que alberga un agujero negro supermasivo en su corazón. Su masa (3,5 millones de Soles) equivale al 75% de la masa de Sgr.A*, el agujero negro supermasivo central de la Vía Láctea (VL). Nuestra Galaxia tiene un diámetro aproximado de 100 mil AL (150 000 en realidad), o sea que UCD3 no llega al 0,3% de la VL. En resumen; esta galaxia ultracompacta alberga un objeto central que es el 4% de su masa. La mayoría de los agujeros negros supermasivos no superan el 1% de la masa de sus galaxias.

UCD3 puede ser el resultado de la fusión de varios super grupos estelares, o bien el remanente de una galaxia mayor desgarrada gravitacionalmente por otras.

Referencia:

Fuente:

pdp.

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Las regiones vacías de la red cósmica.

La opacidad, es una de las propiedades de la materia relacionada con la forma en que permite el paso de la energía.
En la juventud del Universo hubo dos épocas de ionización.
Al principio, el Espacio estaba lleno de partículas cargadas. Iones, partículas componentes de átomos, pero libres. Luego se recombinaron formando átomos, moléculas y así se formaron las primeras estrellas. Éstas volvieron a ionizar los átomos del material que había en el Universo (a partirlos) con su radiación.

En el Universo, la materia (obscura y ordinaria) forma una estructura de filamentos o  red cósmica, donde las estructuras galácticas está ubicadas como perlas en un collar. Entre esos filamentos, hay regiones de menor cantidad de materia. En los comienzos, unos 1000 millones de años luego del Big-Bang, esas regiones “vacías”, en realidad eran muy opacas para dejar pasar la luz de las galaxias.

Ilustración resultado de una simulación donde se muestra la red cósmica de materia (azul claro) poblada de galaxias (en amarillo y blanco) limitando regiones “vacías” (azul obscuro). – Crédito: TNG Collaboration.

Si eran muy opacas es porque había mucha materia, y donde hubo mucha materia, debe haber muchas galaxias.

Observando en esas zonas ubicadas entre los filamentos de materia, se encontraron galaxias pero no tantas como se esperaba.
Hoy en día, esas zonas, como el resto del Espacio, son transparentes a la radiación de las galaxias lejanas, eso se debe a que el gas intergaláctico está ionizado (plasma). Para la época de la reionización, las primeras galaxias lograron ionizar el material intergaláctico con radiación principalmente ultravioleta. De esta manera, esa materia perdió opacidad volviéndose transparente a la radiación proveniente de los objetos lejanos.
Luego, las primeras estructuras galácticas pudieron ionizar eficientemente y volver transparentes al material de las regiones limitadas por los filamentos de materia, lugar donde tienden a haber más galaxias.

Referencia:

Fuente:

  • arXiv:1803.08932v1 [astro-ph.CO] 23 Mar 2018, Evidence for Large-Scale Fluctuations in the Metagalactic Ionizing Background Near Redshift Six, 
    George D. Becker et al.
    https://arxiv.org/pdf/1803.08932.pdf

pdp.

Tratando de hallar el origen de Seguel 1.

Nuestra Galaxia está rodeada de amigas y vecinas.
Como toda gran espiral, creció asimilando a otras que dejaron sus huellas en Ella. Entre las galaxias que orbitan la Vía Láctea hay una muy particular. Se trata de la descubierta en el 2006 y catalogada como Segue 1.

segue 1 700

Imagen donde se aprecia la región donde fue descubierta Seguel 1 (a la izquieda) y Seguel 1 (a la derecha) – Crédito: Sloan Digital Sky Survey and M. Geha.

En realidad, aún no se puede asegurar si se trata de una galaxia esferoidal enana ultra débil o de un cúmulo globular, aunque todo parece indicar que se trata de una galaxia.

Está a unos 75 mil años luz de Casa y nos orbita con un período de 600 millones de años. Eso es muy cerca, pero no tanto como para ser un cúmulo globular arrancado gravitacionalmente de una galaxia vecina a punto de ser desgarrado por la gravedad de la Vía Láctea.
Pero resulta que tiene una masa de unos 300 Soles y es pobre en metales o elementos más pesados que el Hidrógeno y el Helio. Los metales aparecen luego de una o dos generaciones de estrellas, cuando han estallado como súper novas. Esto hace que sus estrellas sean antiguas y de masas regulares. Así, Segue 1 es un objeto del Universo temprano y más débil que un cúmulo.

Luego, se trataría de una galaxia satélite de la Nuestra; la pregunta es: ¿de dónde provino?
Hay dos ideas.
Pudo ser una galaxia satélite a otra que fue asimilada por la Vía Láctea dejando a Seguel 1 como satélite nuestro hace unos 12 mil millones de años. Pero las evidencias conocidas de asimilaciones no concuerdan con la existencia de Segue 1; claro que es probable que aún no se hayan detectado las evidencias de aquella asimilación.
La otra idea es que Seguel 1 era una galaxia solitaria y hace unos 8 mil millones de años fue capturada por la Vía Láctea. Esta es la idea más aceptada.

Si les interesa mi opinión, hay algo en este caso que no me convence. Para que un objeto quede atrapado orbitando a otro, debe haber habido un tercero que le quite energía al que resultó capturado; o sea, que lo frene, de lo contrario habría seguido viaje. Luego habría que buscar un objeto de tipo galáctico que haya colaborado en la captura y no sé si lo tienen sospechado. Claro que aún puede ser descubierto.
O sea que en ambos casos, las investigaciones continúan buscando lo que falta hallar, lo único seguro es que Seguel 1 es otra compañera Nuestra.

Referencia:

Fuente:

pdp.

El origen de la materia en el Universo (rompiendo simetrías).

Artículo corregido el 10/ago./2018 a las 14:45 HOA (GMT -3).
En el Universo apareció la materia de la que todo está hecho, incluso nosotros, cuando dejaron de valer ciertas condiciones.
En la Naturaleza hay simetrías. Éstas son condiciones que se cumplen (o deberían hacerlo) en diversas situaciones (https://es.wikipedia.org/wiki/Simetr%C3%Ada_en_f%C3%Adsica).

Llama la atención la ausencia de antimateria en Universo. Se congetura que cuando apareció la materia, las leyes Físicas no eran las mismas para la materia que para la antimateria y, por falta de simetrías, la antimateria se aniquiló con parte de materia generando otras partículas (pdp, 09/mar./2017, La violación CP explica la abundancia de materia sobre la antimateria, https://paolera.wordpress.com/2017/03/09/la-violacion-cp-explica-la-abundancia-de-materia-sobre-la-antimateria/).

También resulta llamativo la existencia de partículas sin masa.
¿Puede existir una partícula si no tiene masa?
Sí, puede.
Cuando vemos la conocida ecuación E=mC2, donde m es la masa de un objeto y C la velocidad de la luz, resulta que E es la emergía almacenada en esa masa, o sea la necesaria para crearla; luego, la masa es una forma de energía. O sea que una partícula puede existir en forma de energía almacenada de alguna manera y aparecer con masa cuando se mueve a la velocidad de la luz. Por ejemplo: el fotón (partícula de luz – energía), que en reposo no tiene masa y la adquiere cuando aparece con velocidad C. Otra partícula sin masa en reposo es el gluón, que sirve de unión (glue = pegamento en inglés) entra quarks para formar neutrones.

¿Pero de donde provino la materia del Universo?
Veamos.

Ilustración de evolución del Universo. Nada de esto se habría dado sin la aparición de la materia. Crédito: NASA / CXC / M. WEISS

Cuando el Universo se expandió en el Big-Bang, éste comenzó a generar trama de espacio – tiempo. En ese proceso aumentó la energía obscura pero a cambio otros niveles de energía comenzaron a disminuir, proceso por el cual el Universo aceleraba su expansión mientras se enfriaba (pdp, 05/ago./2018, Sobre el origen de la energía obscura, https://paolera.wordpress.com/2018/08/05/sobre-el-origen-de-la-energia-obscura/).

Entre los niveles energía que disminuían estaba la del campo de Higgs (en honor a Peter Higgshttps://es.wikipedia.org/wiki/Peter_Higgs). Debajo de un determinado valor, muy pequeño aunque no nulo, comenzaron a romperse ciertas simetrías. En esas condiciones, de la energía almacenada en el campo de Higgs, se produjeron 4 eventos.
De dos de ellos se generaron partículas con masa y con cargas eléctricas. De las otras dos se generaron partículas sin carga; una fue el fotón sin masa en reposo y la otra ganó masa dando origen al bosón de Higgs. Luego, moviéndose y chocando a gran velocidad, todas ellas fueron generando la materia y las estructuras de ella que hoy observamos.

Fuente:

pdp.

Hibonita en el meteorito Murchison.

La Hibonita es un mineral descubierto en 1956 y 4 años después cayó desde el cielo, pero eso se supo recién en estos días (año 2018) (https://es.wikipedia.org/wiki/Hibonita).

En Australia, en el año ‘60, cayó el meteorito Murchison; una roca de 100 Kgr. la que seguramente era parte de un objeto mayor del que se separó (https://es.wikipedia.org/wiki/Meteorito_Murchison).
Su análisis mostró una estructura de 4500 millones de años de antigüedad, eso lo hace anterior a la existencia de nuestro Planeta. Además mostraba incrustaciones de cristales de Hibonita con proporciones de Helio y Neón que denunciaban una formación en una época caótica.

Los modelos evolutivos dicen que el Sol en su juventud fue mucho más brioso.
En aquellas época rotaba mucho más rápido. En su interior, el flujo de partículas cargadas (plasma) generaba un campo magnético. Además, a esas partículas se le agregaba la rotación Solar, haciendo que ese campo rote con Sol (entre otras cosas).
En ese proceso, el campo interactuaba con las partículas cargadas expulsadas por el Sol. En esa interacción, las partículas tomaban energía del campo, el que a su vez se alimentaba del movimiento de las partículas del interior del Sol y de su rotación. Así, el Sol veía lenta pero continuamente disminuida su rotación hasta la que tiene hoy, proceso que continúa.

Pero en aquel entonces, también era mucho mas activo. Esa actividad es la que quedó plasmada en los primeros grumos de materia del disco protoplanetario que lo rodeaba.
Así, se formó el objeto rico en Hibonita del que se desprendió el meteorito Murchison.
El Sol expulsaba grandes cantidades de protones a gran velocidad. Esos protones impactaron en el material coagulando del disco circunestelar creando el Helio y el Neón (rompiendo el Aluminio y el Calcio) hallado en la Hibonita.

Hibonite crystals (inset, actual photo) formed very early in the solar system's history when it was still a swirling disk of gas and dust (artwork). Credit: Field Museum, University of Chicago, NASA, ESA, and E. Feild (STScl).

Ilustración de la vigorosa juventud del Sol generando cristales de Hibonita (meterial azulado) en la nube de material circunestelar, crédito: Field Museum, University of Chicago, NASA, ESA, and E. Feild (STScl).

De esta manera, la composición de este meteorito confirma lo predicho por los modelos de formación estelar.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Sobre el origen de la Energía Obscura.

Es útil explicar la expansión acelerada del Universo, cómo interviene la energía obscura y si es posible, explicar su origen.
Eso es lo que trataré de hacer con lo que se conjetura a mediados del 2018.

Ilustración de Universo crédito de JINYI YANG, UNIVERSITY OF ARIZONA; REIDAR HAHN, FERMILAB; M. NEWHOUSE NOAO/AURA/NSF

La expansión.
Sabemos que el Universo nació del Big-Bang, donde todo estaba contenido en un punto (singularidad). Supongamos tres puntos: A, B, C. Nosotros estamos en A y para simplificar el problema, supondremos una expansión en una sola dirección. Sea que luego de un segundo, B está 1m. a nuestra derecha y C está 1m. a la derecha de B, o sea a 2m. de nosotros. Si entonces, nosotros en A, observamos el universo, le mediremos una edad de 1 segundo y veremos que B se nos escapa a 1m/seg. y C (a 1m. de B y a 2m. de nosotros) se escapa a 2m/seg. ya que esas fueron las distancias recorridas en el segundo que hace que comenzó todo.
Esto será igual no importa donde nos encontremos por el principio cosmológico que establece que el Big-Bang se dio en todas partes al mismo tiempo (pdp, 20/jun.2014, El Principio Cosmológico, https://paolera.wordpress.com/2014/06/20/el-principio-cosmologico/)
Concluimos entonces que nuestro universo se expande con velocidad constante, y debido a eso, los objetos lejanos se escapan con velocidades que crecen linealmente con la distancia.
Pero en realidad no es así lo que se observa. Los objetos lejanos se escapan con velocidades cada vez mayores con la distancia, las que no aumentan linealmente con ella. Luego hay una aceleración en la expansión, lo que implica una fuerza, la que implica trabajo, o sea energía. Como no sabemos cual es su origen, la llamamos energía obscura.

Algunos conjeturaron un origen rotacional para esa energía. O sea que se trata de una energía dada por una aceleración centrífuga en un Universo en rotación. Como los objetos se alejan entre sí, la gravedad mutua disminuye y no alcanza a compensar la fuerza centrífuga (pdp, 09/mar./2016, La energía obscura como efecto de un Universo en rotación, https://paolera.wordpress.com/2016/03/09/la-energia-obscura-como-efecto-de-un-universo-en-rotacion/)

Pero puede ser que la energía obscura sea inherente al  espacio, parte fundamental del mismo.
Veamos eso.

Trabajo y energía.
Si queremos mover una mesa, le aplicamos una fuerza empujándola. Esa fuerza realiza un trabajo en la dirección de movimiento (trabajo positivo), el que se traduce en energía cinética de la mesa (la mesa se mueve). Pero en las patas de la mesa aparece una fuerza de rozamiento o fricción con el suelo que ejerce trabajo en contra del movimiento (trabajo negativo). Este trabajo transforma parte de la energía en calor por lo que la mesa pierde velocidad y debemos seguir empujándola. Así, el trabajo de nuestra fuerza se transforma en energía cinética para la mesa y en calor por fricción que es absorbido por el suelo, las patas de la mesa y el aire. O sea que el trabajo es energía y ésta se conserva, se transforma pero no se pierde.

Un Universo dominado por materia y radiación, se comporta muy parecido a un gas a cierta temperatura en un recipiente.
Las moléculas del gas se mueven y chocan con las paredes del recipiente. En este proceso, transforman energía cinética en trabajo para expandir el volumen que las contiene. Luego de un tiempo, las moléculas gastaron su energía en trabajo y la expansión se frena.
En el caso de un Universo de este tipo, la expansión lleva velocidad constante y eventualmente podría terminar deteniéndose. En este último caso, la paciente gravedad comienza la contracción.

Pero un Universo dominado por energía obscura se comporta de manera opuesta.
En la expansión se va generando más trama de espacio y en ese proceso aparece energía como resultado de un trabajo (negativo) sobre esa expansión.
De esta manera, la energía obscura es propia del la trama del espacio. Así, ésta aumenta con la expansión a medida que se genera más trama espacial, manteniendo constante la densidad de energía (energía por unidad de volumen). Esto resulta en un aumento de la energía en el Universo. Tal vez la conservación no se dé a escalas cósmicas. Luego, de alguna forma, esa energía es aprovechada para acelerar a los objetos lejanos.

Fuente:

pdp.

La fulguración en radio FRB 180725A

En el Universo hay eventos energéticos que generan fulguraciones de energía.
Un tipo de ellas, son las fulguraciones rápidas en radio-ondas (FRB – Fast Radio Burst). Este fenómeno fue detectado por primera vez en el año 2007. Por sus características, se trata de eventos que involucran gran cantidad de energía, son breves, fortuitos y extragalácticos.
Nada indica que se den en ciertas regiones del Cielo, por lo que su distribución es aleatoria. De todos los FRB detectados, el FRB 121102 es el único periódico y por lo tanto el más estudiado. Si bien no hay un modelo final para el origen de este FRB, es altamente probable que se trate de un agujero negro supermasivo o de alguna combinación exótica entra estrellas masivas (pdp, 12/ene./2018, Posibles escenarios de la fuente de FRB 121102, https://paolera.wordpress.com/2018/01/12/posibles-escenarios-de-la-fuente-de-frb-121102/).

El resto de los FRB no se repitieron y no se se dispone para ellos de una explicación definitiva. Hasta se llegó a pensar que eran de origen artificial, tal como el flash de energía necesario para impulsar una nave a vela de fotones desde otro mundo (pdp, 10/mar./2017, ¿Los FGB impulsan naves extraterrestres?, https://paolera.wordpress.com/2017/03/10/los-frb-impulsan-naves-extraterrestres-es-una-idea/).

Pero no dejan de sorprendernos. Como si no se supiera poco de ellos, ahora se detectó uno con cierta diferencia respecto del resto. Se trata del FRB 180725A (el primero del 25 de julio de 2018), aproximadamente en la región de la constelación de La Jirafa (Camelopardis) (AR 6hs, 12min.; DEC.: 67° 04’).

CHIME

Radio telescopio CHIME/FRB con el que se detectó al FRB180725A – Imagen publicada en el trabajo de M. Amiri et al

Mientras todos los FRB se detectan en ondas de radio de unos 800 Mhz, éste se presentó en los 600 Mhz, casi 200 Mhz más abajo que la mayoría.

Referencia:

Fuentes:

pdp.