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Si E=MC^2, las estrellas podrían implicar la Energía Obscura.

Se sabe que el Universo está en una expansión acelerada y eso por el accionar de la Energía Obscura (EO).
La Naturaleza de esa energía es desconocida por eso se la llama “obscura”. Hay varias ideas al respecto, veámoslas.

Ilustración de evolución del Universo desde el Big Bang, pasando por la época obscura, primeras estrellas hasta hoy. – Crédito: European Southern Observatory (ESO)

El Universo se expande y la velocidad de alejamiento de los objetos aumenta con la distancia. En un principio, esa velocidad guardaba una relación lineal con la distancia.
Supongamos un Universo lineal. Estamos Nosotros en “O”, a nuestra derecha y a 1 cm. nuestros vecinos “v1” y 1 cm. a la derecha de ellos sus vecinos “v2”. Supongamos una expansión de 1 cm./seg. Luego de ese tiempo, v1 estará a 2 cm. de Nosotros y v2 estará a 4 cm. de Nosotros; eso es, 2 cm. hasta v1 más 1 cm. que estaba v2 de v1 más 1 cm. que se alejó v2 de v1.
Luego, v2 se alejó más de Nosotros que v1. Mientras que v1 recorrió 1 cm. en 1 seg., v2 recorrió 2 cm. en ese tiempo. Así la velocidad de alejamiento aumenta linealmente con la distancia como una consecuencia de la expansión Universal (Ley de Hubblehttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Hubble).
Pero a mayores distancias, las velocidades son mayores a lo que se espera. Eso implica una aceleración, o sea una fuerza de alejamiento, luego una energía (trabajo de una fuerza) de origen desconocido, o sea : obscura.

Algunos propusieron un modelo rotacional de Universo. De esta manera, la aceleración en la expansión estaría dada por una aceleración centrífuga que logra vencer a la gravedad que todo lo une (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/).
Incluso hay un modelo Cardassiano, basado en la Termodinámica, el que aún está en desarrollo pese a que explica bien las observaciones (pdp, 29/may./2017, El modelo Cardassiano de Universo, https://paolera.wordpress.com/2017/05/29/el-modelo-cardassiano-de-universo/).
También se pensó en que la EO es el resultado propio de la creación y expansión de la trama espacio-tiempo, así como el calor generado por la fricción cuando una fuerza mueve a un cuerpo (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/).

Pero… ¿y si las estrellas con las responsables de esa aceleración de expansión?
Veamos.
La expansión sólo puede ser controlada por la gravedad que siempre es atractiva.
Esa gravedad depende de la masa que existente en el Universo, en ella, la masa dada por las estrellas.
Las grandes estructuras galácticas, están formadas principalmente por galaxias, las que están formadas principalmente por estrellas, así, las estrellas, cada una de ellas, colabora humildemente con la gravedad en este Universo (incluso Nosotros los seres vivos – no se puede deshojar una margarita sin perturbar una estrella – )
La materia es la que domina la gravedad y es una forma de energía.
Cuando apareció la materia en el Universo, aparecieron los campos gravitatorios con sus potenciales atractivos. Pero las estrellas son poderosas transmutadoras de materia en energía. La energía que producen las estrellas proviene de su masa. O sea que dada: E=MC2 donde E es la energía y M la masa que la produce, podemos calcular cuanta masa se utilizó para producir esa cantidad de energía.
De esta manera, si todas las estrellas del Universo están produciendo energía a costa de su masa, hay una pérdida de energía en forma de masa lo que lleva a una disminución del potencial gravitatorio que hace que Todo tienda a frenarse y hasta a re-colapsar.
Así, la expansión siente menos impedimentos gravitatorios y sigue su curso cada vez con menos resistencia, o sea que se gana aceleración.

Referencia:

pdp.

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Nubes orográficas en Marte.

Moverse a sotavento es hacerlo en el sentido de los vientos, en realidad, llevado por ellos.
Así es que hay nubes a sotavento llamadas orográficas. Como todas, son llevadas por los vientos pero muestran una característica. Los vientos copian el relieve, o sea que se elevan y descienden por las laderas de las montañas, y las nubes llevadas por ellos los acompañan en ese movimiento.
Cuando una nube a sotavento sube a mayor altura siguiendo la elevación del terreno cercano a una montaña, se enfría y condensa la humedad que contiene. De esta manera, puede llegar a descargar esa humedad en forma de lluvia.

En Marte hay una tenue atmósfera con algo de humedad. El aire en movimiento lleva a sotavento muy débiles nubes, las que se transforman en orográficas, cuando ascienden por encima del terreno que se eleva cerca de una montaña o volcán.
Eso observó el 10 de octubre del 2018 Mars Express en órbita Marciana.

Date: 25 October 2018
Satellite: Mars Express
Depicts: Cloud formation near Arsia Mons
Copyright: ESA/GCP/UPV/EHU Bilbao, CC BY-SA 3.0 IGO

Al oeste del volcán Arsia Mons de 20 Kms. de altura, se nota presencia de una “pluma blanca” de 1500 Kms.
Se trata de una nube orográfica moviéndose sobre la elevación del terreno. Al enfriarse condensó la humedad que contenía transformándose en una nube de hielo de agua.
¿Habrá precipitado ese día en Arsia Mons?

Fuente:

pdp.

Lineal virgae en Dione.

Dione, la Saturnina luna de 1000 Kms. de diámetro, sorprende por unas llamativas finas rayas brillantes en su superficie.
Lunas de Saturno como Dione y Encelado, tienen hielos en su superficie. Además presentan características tales como acantilados de hielos y fracturas.

Enceladus

Fracturas y acantilqados de hielo en Encelado – Crédito: SPACE SCIENCE INSTITUTE, JPL/NASA

Esas fracturas, en particular las de Encelado, se deben al trabajo gravitacional que siente la luna. Las fuerzas gravitatorias del Planeta e incluso de lunas vecinas, fracturan el hielo, el que al volver a cerrarse deja esas llamativas marcas.

Pero Dione muestra unas curiosas, finas y paralelas líneas brillantes.

Líneas brillantes en Dione – Crédito: misión Cassini – E. MARTIN AND D. PATTHOFF/GRL 2018.

Con longitudes de 10 a 100 Kms. y anchos menores a 5 Kms., son paralelas entre ellas y con el ecuador de la luna. También observadas en menor escala en la luna Saturniana Rea, estas líneas bautizadas lineal virgae, parecen ser recientes. Acompañan el relieve del terreno, como depositadas sobre él, por lo que no parecen estar relacionadas con el material subyacente del suelo. Aparentemente fueron creadas por un proceso que “vino desde arriba”, o sea exógeno.
Se piensa que se trata de material caído a la luna desde el espacio. Puede tratarse de polvo del impacto de micrometeoritos en objetos Troyanos que comparten su órbitas, tales como las pequeñas lunas Helena (https://es.wikipedia.org/wiki/Helena_(sat%C3%A9lite)) y Pollux (https://es.wikipedia.org/wiki/Pollux_(sat%C3%A9lite)).
Otra opción es que ese polvo proviene de los anillos Saturnianos.

Referencia:

Fuente:

pdp.

M3-1, un objeto precursor de supernova como 2017 V458.

Quiero dedicar este artículo a todos los Astrónomos Argentinos en su día, tanto aficionados como profesionales.
Un 24 de de octubre de 1871, Domingo Faustino Sarmiento, el entonces Presidente de la Nación, inauguró el Observatorio Astronómico Nacional de Córdoba, el primero en Argentina. Así se adoptó esta fecha como Día de la Astronomía Argentina. Luego, vaya para ese Observatorio y sus miembros mis cordiales felicitaciones en este otro aniversario de su creación (pdp, 24/oct./2017, Día de la Astronomía Argentina, https://paolera.wordpress.com/2017/10/24/24-de-octubre-dia-de-la-astronomia-argentina/).

Cuando una estrella de tipo Solar entra en la fase final de su evolución, de gigante roja a enana blanca, deja una envolutura gaseosa conocida como Nebulosa Planetaria. Estas nebulosas reciben ese nombre por ser esféricas y de aspecto planetario, como el de un planeta gigante gaseoso.
Pero las hay deformadas y con evidencias de que en el centro hay una binaria que se encarga de afectar la forma de la nebulosa que nació de una de las estrellas.
La teoría sugiere que las estrellas están bien separadas entre ellas cuando la nebulosa se genera. Eso le da tiempo a disiparse antes de que ambas estrellas colapsen y estallen en un evento de supernova.

A 14000 años luz de casa, en la constelación del Can Mayor, se encuentra la nebulosa planetaria catalogada como M3-1.

Imagen de M3-1 crédito de David Jones – IAC.

Se aprecia que en la nebulosa hay filamentos y estructuras relacionadas con la existencia de una binaria en su interior. De hecho esa binaria es una muy compacta. Las estrellas se orbitan en tan sólo 3 horas (3h 5min.). Imaginemos por un momento esta situación. Dos estrellas, colosales objetos, girando 8 veces al día, una vez cada 3 horas.
Eso implica que están muy próximas entre ellas, lo que implica que están en contacto, por lo que en algunos milenios (astrnómicamente pronto) terminarán fusionándose en el estallido de supernova. Eso será antes de que la nebulosa se disipe. Así, ésta será testigo y afectará el evento de supernova disipándose con el estallido.

En el año 2007, se observó la supernova V458 Vul (en Vulpécula, la zorra). Esta supernova fue explicada como producida por la fusión de dos estrellas binarias dentro de una nebulosa planetaria. Así, M3-1 se convierte en un objeto precursor de este tipo de supernovas.

 

Referencia:

Fuente:

pdp.

El primer blasar binario.

Los cuasares, son núcleos activos de galaxias potenciados por su agujero negro supermasivo central.
Deben su nombre a que en un principio no se sabía de qué se trataban, aunque tenían aspecto estelar pero mucho más brillantes y muy lejanos. Luego, cuasar proviene de quasar por quasi stellar object o sea objeto cuasi estelar.
Luego se descubrieron los blasares (blazars).
En la constelación del lagarto o lacerta, se observó un objeto mucho más brillante que un cuasar. Catalogado como BL-Lacerta (BL-Lac) se trató del primero en su especie. Hoy se sabe que los objeos BL-Lac son cuasares que apuntan sus chorros de energía hacia nosotros. Luego, de la unión de ambos nombres nació en término blasar.

El blasar PG 1553+113 es el primero en mostrar variaciones periódicas cada 2 años.
Este período se cumple con mucha exactitud lo que permite suponer que se trata de un blasar doble. O sea que en el centro de la galaxia hay dos agujeros negros supermasivos orbitándose mutuamente. Eso hace que el jet de energía y materia que uno irradia hacia nosotros, salga periódicamente de su orientación a medida que un agujero negro orbita el otro.

A visualization of the blazar being observed while emitting gamma rays. (Credit: XXX)

Ilustración de agujero negro supermasivo binario crédito de  Stefano Ciprini.

Si bien este modelo es aceptado, se me ocurre que también puede tratarse de un agujero negro desalineado. Hay evidencias de agujeros negros supermasivos que tienen su disco de acreción con una considerable inclimnación. Eso hace que los chorros de materia y energía tengan un gran balanceo por precesión (pdp, 30/abr./2015, Agujeros negros desalineados, https://paolera.wordpress.com/2015/04/30/agujeros-negros-supermasivos-desalineados/).

Rederencia:

Fuente:

pdp.

El naciente coloso Hyperion

En el Universo, las grandes estructuras son jerárquicas, o sea que están formadas por otras menores.
Todas se forman por procesos similares aunque a diferentes escalas.
De las grandes nubes frías (moleculares) se forman las estrellas. Nacen por el colapso de esa nube en diferentes regiones, dando lugar a racimos de protoestrellas.
A media que maduran, van interactuando entre ellas. Esto genera un caos en el que unas precipitan sobre otras dando origen a objetos masivos. Las que no se fusionan con otras, pasan muy cerca de tal manera que se aceleran gravitacionalmente y pueden escapar de esa región. Así, unas estrellas abandonan el lugar de donde nacieron y otras quedan formando estructuras estelares o cúmulos.
Cuando todo se “relaja” el caos disminuye, las estrellas interactúan gravitacionalmente entre ellas sin expulsarse de lo que fue su lugar de nacimiento y el sistema está… formado.

Algo similar sucede con las estructuras galácticas.
La materia obscura (esa materia aún no observable que mantiene unidas a las grandes estructuras galácticas) colapsa en filamentos. En torno a ellos comienza a colapsar la materia ordinaria y comienzan a formarse las protogalaxias. Se da una situación caótica similar a la anterior. Unas se unen a otras mientras algunas son eyectadas del grupo. Así, cuando el sistema se relaja, quedan formadas las estructuras galácticas. En ellas, las galaxias interactúan, se asimilan, crecen y precipitan hacia el centro de sus estructuras. A su vez, esas estructuras pueden precipitar sobre la estructura mayor que las contiene, la que puede ser un hipercúmulo o muralla galáctica.

En nuestro caso, la Vía Láctea pertenece al cúmulo de galaxias conocido como Grupo Local. Éste pertenece al Supercúmulo de Virgo, al menos hasta septiembre del 2014.
Resultó que el Supercúmulo de Virgo está embebido en una estructura mayor bautizada como Laniakea la que sería digamos… un hipercúmulo. Tiene una extensión de 500 millones de años luz (AL) y 100 mil billones de masas como la del Sol (1017 ). En realidad, Laniakea es el verdadero supercúmulo, donde el de Virgo es un lóbulo inferior. (pdp, 05/sep,/2014, Laniakea, el cielo inconmensurable, https://paolera.wordpress.com/2014/09/05/laniakea-el-cielo-inconmensurable/), (Astronomía online, 07/09/2014, Cielo inconmensurable…, https://www.astronomiaonline.com/2014/09/crean-el-primer-mapa-detallado-del-supercumulo-laniakea-nuestro-lugar-en-el-universo/).

Ahora, se ha descubierto otra colosal estructura galáctica.
Bautizada como Hyperion, con una masa 5000 billones de masas Solares (5*1015) y un ancho como el de Laniakea. Se encuentra a 11 mil millones de AL de casa, casi el límite del Universo observable. Como la luz tarda ese tiempo en llegarnos, lo vemos como era hace ese tiempo. El Universo tiene unos 14 mil millones de años, por lo que Hyperion nos muestra su aspecto de cuando se formó unos 3 mil millones de años luego del Big Bang.

Video: The Hyperion Proto-Supercluster.

Subido el 16 oct. 2018.

Aún está en proceso de relajación, por lo que no terminó de formarse, luego, se trata de un proto-supercúmulo de galaxias. En su interior maduran protogalaxias y galaxias, en ellas por el proceso arriba explicado, maduran y brillan estrellas, y en torno a ellas, tal vez, casi seguro, madurarán sistemas planetarios, todo bajo el mismo proceso a diferentes escalas, donde la relajación es la meta.
Su observación nos enseñará cómo evolucionan estas estructuras, incluso como nació nuestra Laniakea.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Por qué el Univeso no terminó como un agujero negro en lugar de expandirse en el Big Bang.

Artículo corregido el 17/oct./2018 a las 22:50 HOA (GMT -3).
Muchos se preguntan (y me preguntaron) por qué se expandió el Universo en lugar de colapsar como un agujero negro,
La respuesta no es fácil, ya que está relacionada con le evolución y futuro del Universo y eso aún no es tema cerrado.
Vayamos por partes.

Ilustración de agujero negro (Birmingham Libraries)

Recordemos qué es un agujero negro.
Es una región del espacio de la que no puede escapar la luz, y por lo tanto, nada.
La velocidad de escape de un objeto depende de la gravedad generada por la masa del objeto del que se quiere escapar. La gravedad de esa masa depende no sólo de ella sino de la distancia a ella (en realidad de su cuadrado). Cuando una estrella masiva colapsa, la gravedad fuera de ella es la misma ya que la distancia a ella y su masa se mantienen; pero sobre su superficie, la gravedad va en aumento porque la distancia al centro disminuye. Así, llega un momento en que el radio de ese objeto es tal que la luz no puede escapar; y como eso es una velocidad insuperable, nada podrá escapar. A ese radio se lo llama Horizonte de sucesos y tiene la propiedad de que alguien fuera de él no puede ver qué pasa dentro, pero alguien dentro sí puede ver qué pasa afuera, ya que la luz entra pero no sale. Incluso, la estrella (ahora estrella de Planck) puede seguir colapsando y no lo notaremos porque dentro de ese horizonte nada es observable ya que está a una distancia del centro de la estrella que impide la salida de la información.

La pregunta es: si en el origen, toda la masa del Universo estaba en una región muy pequeña (matemáticamente un punto), por qué se expandió en lugar de colapsar en un colosal agujero negro.
Una respuesta que leí por ahí, decía que, como con las estrellas masivas, en el colapso se produjo un estallido que expulsó materia dejando un núcleo compacto en forma de agujero negro.
Pero eso es terriblemente erróneo por varias razones.
La materia aún no existía para que colapse y estalle.
El agujero negro remanente estaría en el lugar donde se produjo el Big Bang y según el Principio cosmológico, el Big Bang se dio en todas partes al mismo tiempo (pdp, 20/jun./2014, Principio cosmológico, https://paolera.wordpress.com/2014/06/20/el-principio-cosmologico/). En otras palabras aún no existía el espacio alrededor de ese objeto capaz de colapsar, como sucede hoy en día alrededor de las estrellas masivas. Nada como hoy lo conocemos existía aún.

Cuando se produjo el Big Bang no sólo apareció la materia sino el espacio-tiempo y las leyes de la Física. En ese instante donde nacía el Todo, aparecían sus leyes, las que aún estamos descubriendo. Luego, no podemos suponer que en el origen, las cosas se comportaban como hoy.
Por ejemplo, el valor de las constantes Universales, como la de gravitación “G” y la velocidad de la luz en el vacío “C”, no habrían sido siempre las mismas (10/abr./2018, Estudiando el valor de G, https://paolera.wordpress.com/2018/04/10/estudiando-la-evolucion-de-g/) (pdp, 24/nov./ 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/).

Veamos lo que pudo haber pasado.
Si en el Big Bang apareció la materia y ésta tenía una velocidad de expansión que pudo ser frenada por gravitación, toda esa materia y el espacio que se generaba en ese proceso, habrían recolapsado en lo que sería un Big Crunch. Eso evidentemente no se dio.

Si la velocidad de expansión hubiese superado la de escape debido a la masa aparecida, todo se habría disipado en el espacio que se generaba. No habrían aparecido las partículas formando otras más complejas, y por lo tanto, nada de lo que hoy conocemos.

Evidentemente, las condiciones fueron tales que el Universo se dio en el sutil límite entre el recolapso y la brusca expansión.

El Universo se expandió, pero tuvo tiempo para la aparición de partículas que dieron origen a todo lo que hoy existe (pdp, 09/ago./ 2018, El origen de la materia en el Universo, https://paolera.wordpress.com/2018/08/09/el-origen-de-la-materia-en-el-universo-rompiendo-simetrias/). Luego, en su evolución, las leyes Físicas se fueron plasmando en lo que hoy seguimos estudiando. La energía obscura se encarga de mantener esa expansión y el estudio continua (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/).

Referencia:

pdp.