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Coherencia en movimientos de galaxias.

Las galaxias no están solas en el Universo.
Se agrupan en cúmulos de galaxias; la Nuestra pertenece al Gupo Local. A su vez, los cúmulos de galaxias se unen en supercúmulos de galaxias. Nuestro Grupo Local pertenece al Supercúmulo de Virgo que es un lóbulo de uno mayor conocido como Laniakea.

Las galaxias tienen un movimiento propio además de compartir el movimiento de grupo al que pertenecen. Éste, comparte el del supergrupo; recordemos que nada está quieto en el Universo.
Así es como las galaxias viajan y se afectan entre ellas gravitacionalmente; en mayor escala las más cercanas entre sí. De esta manera se encuentran en una danza donde, cada tanto, una se ve desgarrada o es asimilada por otra.

Pero se han observado galaxias muy distantes entre sí, que comparten un movimiento coherente, hasta sincrónico. La gran distancia entre ellas y la coherencia del movimiento, van más allá de la acción gravitacional mutua a distancia.

En el Universo hay estructuras a gran escala.
Se trata de materia ordinaria, mayormente Hidrógeno, y materia obscura. Forman filamentos (estructuras alargadas y delgadas), hojas (estructuras planas y delgadas) y muros (estructuras más gruesas que las hojas).
Las galaxias y cúmulos se encuentran dentro de esas estructuras. Como perlas hilvanadas en los filamentos y como adornos en una tela o pared.

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Simulación de estructuras galácticas a gran escala – crédito: ESO/Illustris Collaboration

Si bien no hay una explicación definitiva para este movimiento coherente de galaxias, todas las ideas involucran a las estructuras a gran escala.

Más aún. Ya se había detectado una llamativa alineación de los Cuasares (galaxias lejanas que aparecen como jóvenes, con agujeros negros supermasivos muy activos en su centro) en la dirección de los filamentos al que pertenecen (Llamativa alineación de los Cuasares | pdp, https://paolera.wordpress.com/2014/12/22/la-llamativa-alineacion-de-los-cuasares/).

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Ilustración de la orientación de los ejes de rotación de los Cuasares según el filamento al que pertenecen. Los filamentos son dibujados en azul, los Cuasares son indicados con puntos amarillos y la orientación de sus ejes de rotación está dada por la inclinación de un pequeño segmento. – ESO.

O sea que, las galaxias tienen su eje de rotación a lo largo de la estructura a gran escala (La orientación de las Galaxias | pdp, https://paolera.wordpress.com/2015/03/19/la-orientacion-de-las-galaxias/). Incluso las galaxias enanas tienden a linearse alrededor de las grandes, y esto se da a pequeñas escalas. En nuestra Galaxia, en Andrómeda y en Centaurus A, se observan galaxias satélites enanas que se sincronizan en un plano orbital ordenado.

Video: A whirling plane of satellite galaxies around Centaurus A

Universität Basel

Si bien no son muchos casos para armar una estadística definitiva, estos tres casos permiten pensar que pueden haber más por descubrir.
Todo esto rompe con el orden aleatorio esperado según las últimas teoría de evolución de Universo.

Referencias:

Fuentes:

pdp.

Se habría detectado un agujero negro de baja masa (cerca del límite inferior).

Los agujeros negros son regiones del espacio de donde no puede escapar la luz.
Luego, como la luz es lo más veloz concebible, nada puede escapar de un agujero negro. Nacen del colapso de una estrella masiva. Como la gravedad depende de la distancia al objeto y de su masa, fuera de la estrella la gravedad es la misma para una cierta distancia.
Pero en su superficie, la gravedad va en aumento a medida que ella colapsa. Llega un momento en que el radio toma un valor límite y la gravedad superficial es tan alta que la luz no puede escapar; nace así un agujero negro. Incluso, el objeto o estrella de Planck puede seguir colapsando y ser menor al agujero negro y no lo notaremos porque dentro de ese radio límite nada sale para ser observado.

Pero no cualquier estrella termina generando un agujero negro.
Para eso, debe tener mucha masa que le permita autogravitar lo suficiente como para que la gravedad superficial no deje escapar la luz.
Así, la teoría sugiere que la masa mínima para que se genere un agujero negro es de unas 3 veces la masa del Sol. Por debajo de esa masa, la estrella colapsa y termina como un resto evolutivo enano y frío.

La estrella catalogada como 2MASS J05215658+4359220, es más masiva que el Sol, alrededor de 3 a 4 veces (http://simbad.u-strasbg.fr/simbad/sim-id?Ident=2MASS+J05215658%2B4359220).

The star 2MASS J05215658+4359220 (arrowed) is possibly orbiting a low-mass black hole (not arrowed, because it’s black, so you can’t see it anyway). Credit: SkyView

Imagen de 2MASS J05215658+4359220 crédito SkyView

Está en la etapa de gigante roja. Luego, está en la etapa final de su evolución. Como toda estrella de ese tipo, tiene baja temperatura superficial, cerca de 4000°C (el Sol tiene casi 6000°C) y su gran tamaño, de casi 30 veces el del Sol, la hace muy luminosa, unas 150 veces el Sol.

Pero resulta que muestra el movimiento oscilatorio de estar orbitando otro objeto con un período de 83 días. Luego, está formando así un sistema binario.
Su compañero no es observable. Como el período y amplitud depende la las masas involucradas (tercera ley de Keplerhttps://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kepler), y la masa de la gigante es conocida, se desprende que su compañero tiene una masa de 3,3 masas Solares.

Una estrella de esa masa debería ser observable, a menos que… se trate de un agujero negro.
De ser así, éste sería el menos masivo descubierto hasta Hoy (noviembre del 2019) y el más cercano a la masa mínima para un objeto de este tipo.

Fanciful artwork depicting a low-mass stellar black hole (lower left) and a red giant star orbiting each other. Credit: Ohio State / Jason Shults

Ilustración de la gigante roja (arriba a la derecha) y su compañero agujero negro (abajo a la izquierda) crédito de Ohio State / Jason Shults

Referencia:

Fuente:

pdp.

Reponiendo cometas.

Los cometas son una pegatina de rocas y hielos.
Cuando pasan cerca del Sol se activan, los hielos subliman y comienzan a perder escombros. Eso, junto a la eyección de materia, hacen que la pérdida de masa vuelva al cometa dinámicamente inestable. Al sublimar sus hielos, aparecen la cabellera de gases y la cola de gas y polvo, además de la liberación de escombros. Con el tiempo, los escombros liberados en una órbita similar a la del cometa, generan en la Tierra las lluvias de meteoritos cuando Ésta pasa por ella.

Los cometas suelen desintegrarse con el tiempo, caer al Sol, o; en el último de los casos, ser eyectados del Sistema Solar por un tirón gravitatorio Joviano.
La pregunta es ¿qué los repone? , ¿qué hace que otros vengan en lugar de los que desaparecen como cometas activos?.

Veamos:
Los cometas son cuerpos helados que provienen del cinturón de Kuiper, más allá de Neptuno.
Muchos de ellos, entran en la región de Júpiter y Neptuno, formando parte de los Centauros (Los anillos de los Centauros | pdp; https://paolera.wordpress.com/2016/06/21/los-anillos-de-los-centauros/), una familia de cuerpos helados y órbitas caóticas. En esas regiones, no suelen sublimar sus hielos y activarse como cometas.
De allí, pasan a formar parte de la Familia Joviana de Cometas (FJC). Un conjunto de cuerpos helados dominados por Júpiter con trayectorias que los acerca al Sol. Desde esa posición dinámica pueden terminar como muchos cometas desgastados, encaminados al Sol o eyectados.
Luego, otros pasarán a reemplazarlos.

Un ejemplo de este proceso es el cometa 29P/Schwassmann/Wachemann 1 (SW1).

Ilustración de SW1 como miembro de FJC – Crédito: University of Arizona/Heather Roper.

Este cometa está dinámicamente evolucionando de ser un Centauro a pasar a la FJC.

Referencia:

Fuente:

pdp.

El protoplaneta Hygiea.

Los asteroides de destacan por su morfología irregular por ser resultado de colisiones.
Luego, los planetas se distinguen por ser esféricos. En su formación, la autogravitación les dio esa forma. La diferencia entre planetas enanos y mayores es que los enanos aún mantienen sus órbitas con escombros mientras que los mayores ya las han limpiado (Planetas, enanos y Menores | pdp, https://paolera.wordpress.com/2013/07/03/planetas-enanos-y-menores/).

Todos se identifican con un nombre. En el caso de los asteroides, se les asigna un número de orden por su descubrimiento, lo que está obviamente relacionado con su tamaño ya que los más grandes fueron los primeros en descubrirse.
Así el orden era 1Ceres, 2Pallas, 3Juno, 4Vesta, …, 10 Hygiea, …
Pero resultó que Vesta supera por poco a Pallas y Juno fue destituido por Hygiea. Así el orden quedó como: 1Ceres, 4Vesta, 2Pallas y 10Hygiea para los cuatro mayores. Hygiea en su momento fue el décimo pese a estar entre los 4 mayores porque es muy obscuro, cosa que hizo que en su momento no se lo haya descubierto sino hasta más tarde.
Pero además muestra otra característica.

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Imagen del protoplaneta Hygiea crédito de ESO/P. Vernazza et al./MISTRAL algorithm (ONERA/CNRS)

Hygiea resultó ser esférico o al menos casi esférico (elipsoidal con ejes principales de 450 Kms x 430 Kms x 424 Kms). Ésto y el hecho de que su órbita esté con escombros, hace que se lo ascienda a la categoría de planeta enano; otro más a ya los conocidos como Plutón, Ceres y otros.

Pero resulta que su composición es muy semejante a la de Ceres, una combinación de rocas y hielos. Estas características sirvieron para pensar que Ceres vino de las afueras del Sistema Solar, quizás como luna de un objeto mayor (apodado Yurus) que fue destruido, y una vez en el cinturón de asteroides, comenzó a asimilar materia rumbo a convertirse en planeta (Ceres sería un protoplaneta | pdp, https://paolera.wordpress.com/2016/01/06/ceres-seria-un-protoplaneta/). Por una cuestión de tiempo, se quedó sin materia para continuar creciendo y terminó como protoplaneta, o sea, un planeta a medio formar.
La similitud de la composición de Hygiea con Ceres, además de que ambos son esféricos, permiten pensar que Hygiea es más un protoplaneta detenido en su evolución.
Por otro lado, la morfología casi esférica de Vesta, también hace suponer que se trata de un protoplaneta detenido en su proceso de crecimiento.

Hygiea es el principal miembro de una familia de objetos, la familia de Hygiea,
Estas familias aparecen con un gran impacto en el cuerpo principal que genera escombros que dan origen a la familia. Para eso, Hygiea debería mostrar un gran cráter de impacto, cosa que no muestra.
Las simulaciones sugieren que una gran colisión pudo generar escombros que den origen al resto de la familia y, a su vez, reformar al cuerpo principal asimilando escombros obteniendo la forma esférica.

Video: Impact simulation explaining the origin of Hygiea’s round shape 

European Southern Observatory (ESO)

Referencia:

Fuente:

pdp.

El color del Universo.

Para saber el color del Universo debemos ver en cielo de noche, ya que de día nos encandila el Sol.
Veremos que la noche es negra pero con estrellas. Luego, ¿es negro o tiene color por las estrellas?
Es un problema similar al de decir si en el Espacio hay vacío. Si cierro el puño en el Espacio digo que está vacío porque nada agarro. Sin embargo hay planetas, asteroides, estrellas. Así, el problema del vacío depende de la escala en la que trabajamos (Caminando el Espacio – El camino libre medio | pdp, https://paolera.wordpress.com/2016/02/19/caminando-el-espacio-vacio-vacio/).
Lo mismo sucede con el color del Universo.

El color de las estrellas define el color del Universo.
En Él, hay radiación de alta frecuencia y también de muy baja, incluyendo la radiación de fondo debida al Big-Bang; todas ellas invisibles a nuestros ojos. Luego, para Nosotros, color del Universo depende de la luz visible de la estrellas. El color de las estrellas depende de su temperatura. Las más calientes son azuladas y las más frías son rojas. A temperaturas intermedias corresponden colores amarillos, verdes y combinaciones. Por ejemplo, el Sol es amarrillo-anaranjado. Irradia en todas las frecuencias pero con mayor intensidad en ese rango de colores. Sin embargo nos parece blanco porque su intensidad nos encandila y satura nuestra lectura del color. El cielo se ve celeste durante el día porque la atmósfera dispersa la luz azul proveniente del Sol en lo que se llama dispersión Rayleigh.

De noche, las estrellas no nos encandilan y podemos apreciar su color. Además, de noche, la atmósfera no afecta demasiado si observamos las estrellas altas en el Horizonte.
Si queremos saber el color del Universo debemos integrar los colores de todas las estrellas del Universo como si tuviéramos un ojo astronómicamente enorme que nos permite verlas a todas jutas.

En el 2002 se integró y se halló el color de todas estrellas del Universo.
El color resultante fue marrón claro, algo como un color café con leche. Por supuesto, eso depende la la cantidad de leche que se le agregue al café más o menos cargado.
Así el color resultó bautizado como café con leche (o cortado) cósmico.
Se los presento:

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Café con leche o cortado cósmico – crédito: Karl Glazebrook, Ivan Baldry, Brian Koberlein

Este color no será eterno.
Las estrellas entregan energía porque el Universo busca el equilibrio termodinámico. Esto lo dice el principio de Entropía. Por eso los cuerpos calientes calientan sus vecindades. Cuando todas las estrellas vayan envejeciendo, prevalecerá el rojo. También su intensidad será cada vez menor hasta que, finalmente, todo se apague cuando la última estrella muera.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Enorme galaxia del Universo temprano (otra más).

Es lógico pensar que las estructuras galácticas fueron apareciendo de a poco en el Universo.
Primero se habrían formado a escalas pequeñas y luego habrían colapsado formando estructuras mayores. Incluso, los agujeros negro supermasivos, se habrían formado por la unión de otros menores.
Pero las cosas parecen no ser así.
Los agujeros negros supermasivos no hubiesen tenido tiempo de formarse de la unión de menores en lo que va de la edad de Universo. Debieron haberse formado de golpe, del colapso brusco de gran cantidad de materia (El rápido nacimiento de los agujeros negros supermasivos | pdp, https://paolera.wordpress.com/2019/07/05/el-rapido-nacimiento-de-los-agujeros-negros-supermasivos/).
De la misma forma, si bien se han observado pequeñas galaxias en la juventud del Universo, también se han detectado grandes estructuras galácticas de aquellas épocas.
Entre ellas se destaca la colosal COSMOS AzTEC-1 a 13000 millones de años luz de nosotros.

Ilustración de COSMOS-AzREC-1 publicada en el sitio del observatorio ALMA.

Apenas 2000 millones de años del nacimiento del Universo, ese monstruo galáctico formaba estrellas 1000 veces más rápido que la Vía Láctea.

Ahora otra gran galaxia se suma a la lista.
Desde unos 12500 millones de años luz, nos llega energía en micro-ondas de una región compacta del espacio. Esa energía se origina en material recalentado por estrellas jóvenes y otras en formación. Se trata de una gran galaxia en proceso de gestación, generando estrellas 100 veces más rápido que la Nuestra, donde su aspecto se ve desfigurado y opacado por el polvo que aún la rodea.

Ilustración del posible aspecto  de la galaxia observada en micro-ondas en el Universo temprano, crédito: James Josephides/Christina Williams/Ivo Labbe

Se supone que hay más de estos monstruos ocultos en sus nubes de polvo y gas. Hoy en día, estas galaxias deben ser enormes estructuras galácticas maduras.

Si bien hacen falta más descubrimientos de este tipo de galaxias tempranas, todo parece sostener la teoría de que las estructuras en el Universo se dieron en todas las escalas al mismo tiempo (La evolución de la estructura del Universo | pdp, https://paolera.wordpress.com/2019/10/17/la-evolucion-de-la-estructura-del-universo-y-los-dedos-de-dios/).

Artículo dedicado a los Astrónomos argentinos profesionales y aficionados en su día.
24 de octubre, día de la Astronomía Argentina en recuerdo del primer observatorio del País creado en 1871 por entonces Presidente Domingo F. Sarmiento.

Referencia:

Fuente:

pdp.

DF2 y DF4 serían galaxias carentes de materia obscura (después de todo).

La materia obscura es la responsable de que las galaxias no vean desmenuzarse sus partes exteriores.
Las estrellas más alejadas del centro de sus galaxias, tienen velocidades que les permiten escapar de ellas. Sin embargo no lo hacen. Esto se debe a la presencia de materia obscura que las retiene gravitacionalmente. Esta materia no es observable y sólo se la detecta por efectos gravitacionales, de ahí su nombre.

Resultó que se observaron dos galaxias ultradifusas; NGC 1052-DF2 y NGC 1052-DF4 (o simplemente DF2 y DF4) que no tendrían materia obscura.

DF2

Imagen de DF2 crédito de Dokkum et al

De esta manera, sus estrellas más alejadas muestran velocidades que les permiten seguir vinculadas a sus galaxias.
Luego, se explicó este misterio a través de las distancias. Al parecer, estas galaxias estarían más cerca de lo pensado y bajo esas nuevas condiciones, las medidas de luminosidades y velocidades implican que tienen materia obscura como las otras galaxias (Se explicó la rareza de NGC 1052-DF2…, | pdp, https://paolera.wordpress.com/2019/06/04/se-explico-la-rareza-de-ngc-1052-df2-ahora-kks-2000-04/).

Un trabajo más reciente, muestra que las distancia a DF2 es de unos 60 millones de años luz, valor que coincide con la primer medida. Así, se desestima el valor de 40 millones de años luz que se adoptó como distancia más cercana. Luego, se confirman las distancias y luminosidades antes calculadas para DF2 y DF4, y de esta forma, también se confirman como galaxias desprovistas de materia obscura.

De ser esta situación, habría que explicar cómo es que estas galaxias no tienen materia obscura.
Por un lado, las galaxias pudieron tener una abundante y brusca producción estelar. La enorme presión de radiación pudo expulsar la materia obscura de estas galaxias (Ley de Gravitación Modificada o Materia Obscura… | pdp, https://paolera.wordpress.com/2018/09/10/ley-de-gravitacion-modificada-o-materia-obscura-las-galaxias-enanas-deciden/).
Por otro lado, en interacciones gravitatorias entre galaxias, suele haber pérdida de materia ordinaria al espacio intergaláctico. Las grandes galaxias elípticas como NGC 1052, son el resultado de fusión de galaxias, y en esos encuentros se puede dar pérdida de materia o eyecciones de material. Incluso, se puede dar puentes de materia entre galaxias que pasan cerca una de otra.
Esta gran cantidad de materia ordinaria expulsada, puede recolapsar y dar origen a galaxias enanas difusas sin materia obscura como las vecinas a NGC 1052.
En ambos casos, las estrellas más alejadas del centro de estas galaxias que hayan adquirido suficiente velocidad para escapar, simplemente lo hicieron.

Referencia:

Fuentes:

pdp.