Archivo de la categoría: Astronomía

Nuestro lugar en la Galaxia.

La Astronomía nos ubica en el Universo.
En particular, dónde estamos dentro de nuestra Galaxia, La Vía Láctea (VL), junto con los otros objetos que comparten nuestro Sistema Solar.

La VL es una galaxia espiral barrada de tipo Sb o Sbc, es decir que tiene una estructura de barra en su centro (La forma de la Vía Láctea | pdp | https://paolera.wordpress.com/2012/12/29/la-forma-de-la-va-lctea/) (Detalles de la estructura de las galaxias espirales | pdp | https://paolera.wordpress.com/2014/11/12/detalles-de-la-estructura-de-las-galaxias-espirales/).

Tiene un diámetro de 200 mil años luz (AL) y un espesor de unos 2 mil AL. En ella hay unas 100 mil millones a 400 mil millones de estrellas, dentro de las cuales está nuestro Sol y su séquito de planetas.
Estamos a unos 20 mil AL del centro galáctico

Milky_Way_Arms-sketch-with-4-major-arms-and-Orion-arm

Ilustración: Rursus/ Wikimedia Commons.

Desde nuestra posición, hay una zona no observable detrás del centro galáctico (CG)
Hay 4 brazos principales: el brazo de Perseo, el de Carina – Sagitario, el de la Cruz – Sculptor y el de Norma. Hay estructuras entre brazos como el brazo de 3 kiloparsecs y el de Orión – Cisne, también conocido como brazo local, brazo de Orión o Puente de Orión.
El Sol se encuentra en el borde interior de esta estructura de 3500 AL de ancho y 20 mil AL de largo, encerrada entre los brazos de Sagitario y Perseo.

milky-way-arms-suns-location-orion-cygnus-arm

Ilustración detallada de la VL donde se aprecia la órbita Solar en torno al CG –  NASA/ JPL-Caltech/ R. Hurt/ Wikimedia Commons.

Referencia:

Fuente:

pdp.

 

Sólo por si estalla Betelgeuse.

Cuando está nublado es bueno salir con paraguas.
Mucho se ha dicho sobre la posible pronta explosión de Betelgeuse. Nada indica que lo haga en el presente siglo (Betelgeuse no estallá por ahora | pdp | https://paolera.wordpress.com/2019/12/29/betelgeuse-no-estallara-por-ahora/). Pero no será la primera vez que un evento natural nos sorprenda y debamos revisar los modelos explicativos, en este caso, de evolución estelar.

En caso de estallar, sólo deberemos disfrutar el espectáculo.
No hay peligro alguno para nosotros, ya que el evento se dará de 600 a 700 años luz (AL) de Casa y el riesgo de cercanía a una explosión de ese tipo está dentro de los 300 AL. Quizás… tal vez… algún satélite sufra daño en sus paneles solares. Al tener una noche parcialmente iluminada, algunos animales podrán alterar sus hábitos.

Unos observadores verán una fuente de luz durante el día (para los que tengan a esa estrella en el cielo diurno arriba del Horizonte) y otros tendrán una fuente similar a la luna llena en la noche.
Como sea, hay que disfrutar el espectáculo. Esa luminosidad irá disminuyendo en meses, y al año del evento, el cielo ya no será el mismo. Betelgeuse, que brilla en el firmamento observable a simple vista desde hace 40 mil años, ya no estará ahí.

pdp.

¿Ondas gravitacionales desde Betelgeuse?, parece que no.

Las ondas gravitacionales se generan en eventos donde están involucradas las masas de los cuerpos.
Los observatorios de este tipo de ondas LIGO y Virgo, las han detectado como producidas por la fusión de objetos masivos como estrellas de neutrones y agujeros negros.

El 14 de enero del 2020, ambos observatorios detectaron un tipo de onda gravitacional llamada destello o brote de ondas gravitacionales (burst gravitational wave).
Lo curioso es que provino de la dirección de la estrella Betelgeuse.

ligoVirgoBetelgeuse

Localización del brote gravitacional  – LIGO/Virgo 14 ene 2020 13:42 UTC.

Esta estrella mostró una importante disminución de brillo en días recientes, lo que dio origen a conjeturas según las cuales era inminente su estallido como supernova de tipo II  (SN).
Recordemos que esta estrella es una supergigante roja desde unos 40 mil años atrás, y como tal, es variable, en este caso, semirregular.
Los datos observacionales y los modelos de evolución estelar, indican que Betelgeuse seguirá sin estallar por al menos unos 100 mil años (Betelgeuse no estallará (por ahora) | pdp).
Por supuesto que existe la posibilidad de que esta estrella nos de una sorpresa. No será la primera vez que un evento inesperado nos obliga a revisar los modelos; pero en este caso, parece poco probable que Betelgeuse estalle durante este siglo.

Este tipo de ondas puede ser producido por una SN pero deberían durar más que esta detección, además, esta estrella aún no estalló.
¿Se trata de un aviso?, ¿realmente estas ondas se originaron en Betelgeuse o por casualidad su fuente está en la misma dirección?
Para algunos hay una tercera opción: esta detección no es real y se debe a un tipo de “ruido” o falla (glitch).

Referencia:

Fuentes:

pdp.

La energía obscura podría no existir.

Sabemos que el Universo se expande, pero aún hay dudas de cómo lo hace.
El principio Cosmológico decía que lo hacía con velocidad constante. Así, los objetos se alejaban con velocidades que aumentaban linealmente con la distancia.

Según las teorías de evolución estelar, la supernovas de tipo Ia (SN Ia) tienen una determinada luminosidad propia. Entonces, observando la luminosidad aparente de una SN Ia y sabiendo cual es la propia, se puede calcular la distancia a ella, y por lo tanto, al sistema estelar donde reside.
Así se midieron distancias a galaxias lejanas y, midiendo su velocidad de alejamiento, se encontró que éstas se alejaban más rápido que lo esperado. De esta manera, existía una variación de la velocidad de alejamiento esperada con la distancia, ya no había una variación lineal sino una aceleración de la velocidad con la distancia (relación no lineal) . Eso dio paso a la teoría de un Universo con expansión acelerada.

File:Evolucion Universo CMB Timeline300 no WMAP.jpg

Ilustración de la expansión Universal crédito: de NASA, Ryan Kaldari. Adaptatción al Español: Luis Fernández García. Wiping WMAP: Basquetteur

Esa aceleración no tenía un origen conocido por lo que se comenzó a hablar de una energía obscura como la causa de esa aceleración.
Esto mereció el Premio Nobel de Física (porque no hay Nobel en Astronomía) en el año 2011.

De esta manera, la luminosidad de las SN Ia se convirtió en el principal apoyo de la expansión acelerada del Universo y de la existencia de la energía obscura.

Pero estudios realizados en galaxias cercanas de tipo elípticas, mostró una correlación del 99,5% entre la luminosidad de las SN Ia y la edad de la población estelar más abundante o representativa de sus galaxias hospedantes. Recordemos que las galaxias lejanas se muestran más jóvenes por la distancia que tiene que recorrer su luz hasta llegarnos. Por ese “tiempo de retrospectiva”, las progenitoras de las SN Ia de esas galaxias eran jóvenes cuando estallaron. Luego, si hay una correlación entre luminosidad de SN Ia y la población (o edad) estelar más abundantes de su galaxia, y a ésta se la observa más joven con la distancia; entonces, por transitividad, hay relación entra la luminosidad de las SN Ia y la distancia. Teniendo en cuenta esta evidencia, la expansión Universal no sería acelerada y no existiría la energía obscura. Todo sería resultado de la no invariancia de la luminosidad propia de las SN Ia con la distancia, lo contrario a lo que se venía suponiendo.

Así se desmorona el principal soporte de la existencia de la energía obscura que implicaba una expansión acelerada del Universo. Debido a que otras evidencias a favor de la energía obscura resultan circunstanciales frente a las implicaciones de la supuesta invariancia de la luminosidad de las SN Ia, esta idea podría quedar descartada.
Luego, la energía obscura no existiría.

Carl Sagan dijo que teorías extraordinarias necesitan evidencias extraordinarias (extraordinary claims require extraordinary evidence), y para algunos, esa evidencia se desmoronó y no hay otras que las reemplacen.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Las cúspides de halos de materia obscura podrían no ser reales.

A mis ex-alumnos de Simulaciones.

Un amigo dice que donde mueren las palabras nace la música.
Podríamos decir que en Ciencia, donde muere el estudio analítico nace la simulación.

Con las computadoras, comenzaron las simulaciones numéricas. Podemos introducir las ecuaciones que describen el comportamiento de un sistema y ver qué le sucede bajo ciertas condiciones.
El problema de dos cuerpos, en el que dos masas interaccionan gravitacionalmente, tiene solución analítica, es decir, con lápiz y papel. El problema de tres cuerpos se resuelve analíticamente bajo ciertas condiciones, donde uno es del dominante y otro tiene masa despreciable frente a los otros dos. Ya, para resolver el de N cuerpos, el estudio analítico es imposible y hay que recurrir a la simulación. Se codifican las ecuaciones de movimiento de un cuerpo bajo la acción gravitatoria de los otros, y se hace evolucionar el sistema para ver su comportamiento.
Así pudimos confirmar la estabilidad del Sistema Solar, analizar el resultado de colisiones de galaxias y de formación de sistemas estelares.

Video: Star cluster simulation.

F.I. Pelupessy

Hoy en Día, se realizan simulaciones para probar la validez de teorías y modelos según representen lo que se observa. Luego, en caso favorable, se puede extrapolar y predecir el comportamiento del sistema en estudio.
En simulaciones numéricas, hay errores técnicos relacionados con el sistema que se usa para la emulación. Por un lado están los errores de truncamiento. Estos errores aparecen cuando utilizamos desarrollos en serie o aproximaciones de las expresiones algebraicas. Contra menos términos de la serie se consideren, o mayor sea la aproximación, mayor será el error aunque se ahorra tiempo de proceso.
Para reducirlo ese error, debemos tomar más cantidad de términos de los desarrollos en serie, lo que nos da mayor precisión aunque se agregue tiempo de cálculo, pero eso puede generar un error de redondeo. Eso se debe a las características de las variables del lenguaje de programación usadas para almacenar los datos.

Recordemos que la materia obscura no es observable y es la que mantiene gravitacionalmente unida a las estructuras galácticas. Sin ella, sus estrellas más alejadas escaparían y las galaxias se desmenuzarían.

En su juventud, el Universo mostraba una densidad de materia bastante uniforme con una intrincada red de imperfecciones y fluctuaciones en todas las escalas que originaban variaciones de densidad.
A gran escala, digamos a escalas cósmicas, la fluctuaciones son pequeñas y el problema de su evolución se puede resolver analíticamente. En Cosmología se lo conoce como régimen lineal.
A escalas menores, digamos a escalas galácticas, nos alejamos del régimen lineal y son necesarias las simulaciones ya que las fluctuaciones de densidad de materia son mayores. Teniendo en cuenta la acción gravitacional de la materia obscura, se llega a que aparecen halos de esta materia muy densos en su centro. Esa densidad disminuye hacia afuera con cierto ritmo, y luego de una determinada distancia, desciende con mayor rapidez.
A eso se lo llama cúspides de halos (o halos cúspides).
Según esto, todas las galaxias deberían mostrar grandes concentraciones de materia en su parte interior, donde los objetos masivos convergen luego de varias interacciones. Más afuera, se ubican los más livianos con la posibilidad de llegar a escapar.
Pero sucede que en las galaxias de baja masa, los objetos centrales muestran velocidades que corresponden a densidades centrales constantes.
Luego, las cúspides de halos podrían ser un efecto no real observado en las simulaciones producido por errores numéricos; más precisamente, en las aproximaciones de los algoritmos que describen la gravitación en el núcleo del halo, donde hay muchas partículas interactuando en una pequeña región.

Esta falla a pequeña escala no derriba la existencia de la materia obscura, la que permanece sin dudas a grandes escalas cósmicas.

Referencia:

Fuente:

pdp.

FRB 180916, el segundo repetitivo.

Las fulguraciones rápidas en radio-ondas (FRB – Fast Radio Burst) siguen siendo un desafío.
Se han detectado varias de ellas de casualidad ya que se dan sorpresivamente y por breves intervalos de tiempo (Sobre la naturaleza de las fulguraciones rápidas en radio-ondas | pdp.).
El hecho de no ser repetitivos y breves, sorprende y no da tiempo a una mejor observación y localización. De los cientos FRBs conocidos, sólo algunos pudieron ser localizados en sus galaxias hospedantes, como ser elípticas masivas o galaxias de gran formación de estrellas.

El primer repetitivo en descubrirse, fue el FRB 121102. Por repetirse, pudo ser predicho y observado al mismo tiempo por varios radio-telescopios y se lo pudo ubicar en una galaxia enana a 2500 millones de años luz (AL).

Location of FRB 121102

Imagen crédito de Gemini Observatory/AURA/NSF/NRC.

Esto hace pensar que los repetitivos y no-repetitivos, son de diferentes fuentes dado los distintos entornos donde fueron ubicados.

Ahora se encontró otro FRB repetitivo; el segundo.
Se trata de FRB 180916.J0158+65. Se lo ubicó en una galaxia masiva espiral similar a la Nuestra a unos 500 millones de AL. en una región de formación de estrellas.

010320_MT_FRB_feat-1028x579

La flecha señala la región en la galaxia espiral donde se ubica la fuente del FRB 180916 – Crédito: SHRIHARSH TENDULKAR/GEMINI OBSERVATORY

Como el ambiente en este tipo de galaxias es diferente al de las enanas, es posible que FRB 180916 tenga un origen distinto al primer repetitivo, ya que, además, en este caso no hay una fuente de radio persistente ni alta rotación Faraday.
Así, los FRBs tendrían diferentes orígenes aunque todos relacionados con objetos exóticos que involucran estrellas masivas, de neutrones, púlsares, magnetares y agujeros negros.

Referencia:

Fuente:

pdp.

La gran masa bajo el cráter Lunar Aitken.

Los orbitadores llevan sofisticados detectores para hacer todo tipo de mediciones del objeto que orbitan.
Así es cómo estudian su atmósfera y su suelo. Pero con la ayuda de la gravedad, no sólo se mantienen en órbita, sino que pueden analizar qué hay bajo la superficie.
Recordemos que la fuerza de gravedad o el peso del satélite, es la fuerza que lo mantiene en órbita a una cierta altura y velocidad. Esta fuerza depende de la masa del cuerpo y del satélite, por lo que una mayor cantidad de masa hará que el satélite sienta mayor atracción por parte del cuerpo que está orbitando a cierta altura.
Los objetos naturales que son orbitados, no tienen por qué tener su masa uniformemente distribuida. De esta manera, cuando un satélite viaja sobre el suelo de un objeto, las regiones de mayor concentración de masa alteran su órbita. Es entonces cuando el satélite se acelera y su altura presenta variaciones por los tirones gravitatorios que siente por la mayor cantidad de materia debajo de él.

Esto fue confirmado por las misiones LRO (orbitador de reconocimiento Lunar) y GRAIL (misión de estudio de la gravedad de la Luna).
Algunos cráteres Lunares muestran anomalías gravitatorias, pero el caso más llamativo está dado por el cráter Aitken, en el polo sur Lunar en la cara oculta.

File:AitkenCraterLOC.jpg

Mapa donde se aprecia el cráter Aitken – Crédito NASA.

Con diámetro de casi 2000 Kms. y una profundidad de varios Kms., tiene una edad de 4000 millones de años. Muestra evidencias gravitacionales de tener una colosal masa bajo el suelo de unas 5 veces la masa de la mayor isla de Hawaii (2×1018 Kgrs., un 2 seguido de 18 ceros).
Unos piensan que se trata de cristales muy densos, pero no se explican cómo llegaron a estar allí.
Otros estiman que se trata de una masa de Hierro y Níquel que sería el núcleo de un objeto que impactó en la Luna, aunque tampoco todos están convencidos de esta idea.

Muchos pensaban que el interior de la Luna, aún está lo suficientemente caliente como para mantener convecciones de materia bajo la corteza. Pero de ser así, esta masa debería haberse hundido y fusionado con el núcleo. Luego, el interior Lunar debe estar más frío de lo pensado.

Referencia:

Fuente:

pdp.