¿Detectamos explosiones de estrellas de Plank?

En Física las leyes clásicas son aquellas que siempre se cumplen, o que cumplen la mayoría de los objetos.
Así tenemos la Física clásica de Newton y la Relatividad clásica de Einstein. Incluso podemos hablar de una cuántica clásica.
El efecto túnel o tunelado, es el efecto por el cual una partícula viola las leyes de la Física clásica.
Por ejemplo. Los protones son partículas de cargas positivas y deberían repelerse con mayor fuerza a medida que se acercan. Pero sucede que en el Sol, por tunelado, éstos llegan a chocar y por ese motivo se producen las reacciones que generan la radiación Solar.
Es muy poco probable que esto suceda, pero en el Sol hay tantos protones que cada tanto algunos chocan. Es como tirar una pelotita contra una pared y que los espacios intermoleculares de ella coincidan con los de la pared y… la atraviese. La probabilidad es bajísima, no nos alcanzaría la vida para tirar pelotitas hasta que eso suceda. Pero si arrojamos tanta pelotitas como protones hay en el Sol, al menos una nos daría esa sorpresa.

La Física clásica dice que nada puede escapar de un agujero negro (AN) ya que ni la luz puede salir de él, y ésta es un límite físico. Luego nada la puede superar y por lo tanto salir de esas masas tan densas. En realidad los AN son las regiones de donde no se puede escapar por su intensa gravedad. La estrella que la genera, pudo seguir colapsando y ser menor que esa región y no lo notaremos por no poder “ver” dentro de ella.
Las estrellas de Plank, son estrellas tan colapsadas que se generan una región AN. Luego, habría una estrella de Plank en el centro de un AN. (Ciencia Historia, 5/feb./2014, ¿Qué es una estrella de Plank?, M. M. Lanzi, http://www.cienciahistoria.com/2014/02/que-es-una-estrella-de-planck.html).

Pero las estrellas de Plank se evaporarían por radiación Hawking. Debido a la energía almacenada en todo el AN, se pueden generar partículas y antipartículas, unas dentro del AN y otras fuera de él. Estas últimas podrían escapar y el AN tendría menos energía por la partícula que escapó nacida de él, luego la estrella de Plank, como generadora del AN, termina con menos masa.
Esto le llevaría a una estrella de Plank de masa estelar, en promedio, 1050 veces el tiempo que tardó el Universo en expandirse (ese tiempo es el tiempo de Hubble).

Pero por tunelado, cabe la posibilidad de que la materia escape de él en un decaimiento explosivo.
Esto daría como consecuencia pulsos de alta radiación gamma y en ondas de radio, ambos de determinadas características. Se han detectado pulsos en rayos gamma con esas características, y los pulsos dados por las llamativas y aún inexplicadas fulguraciones en radio, son muy parecidos a los que se producirían en este tipo de evento.

En el Universo hay AN con diferentes masas.
El tiempo para el cual un AN explotaría depende directamente de su masa.
El el origen de Universo, se podrían haber formado AN (primordiales) de diferentes masas, entre ellos, los de masa planetaria. Para estos AN, el tiempo de decaimiento por tunelado es muy parecido al tiempo de Hubble o al tiempo que le llevó expandirse al Universo.

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Ilustración de la evolución de una estrella de Plank a lo largo del tiempo de Hubble, publicada en el trabajo de Carlo Rovelli

Si estamos en lo correcto, estas estrellas de Plank primordiales de masa planetaria, estarían explotando actualmente y las detecciones de fulguraciones gamma y en radio, serían evidencias de este fenómeno cuántico.

Fuente:

  • (arXiv, 5/aug./2017), Nature Astronomy 1 (2017) 0065,Planck stars: new sources in radio and gamma astronomy?, Carlo Rovelli.

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El origen de Kes 73 y su magnetar.

Los remanentes de supernovas (SNs), son los restos de la muerte de estrellas masivas en una colosal explosión.
En el centro de ellos, queda el estelar núcleo compacto en forma de estrella de neutrones, a veces agujero negro y a veces en forma de magnetares. Este último es un núcleo estelar compacto de altísimo campo magnético asociado a una rapidísima rotación del objeto, así funciona como dínamo generador de ese campo.
Sucede que hay magnetares producidos por la pérdida de las partes exteriores de la estrella pero no por explosión, sino por viento estelar (radiación) o por la acción gravitatoria de una compañera. Éstos, luego, pueden presentar explosiones después de haberse generado.

Las estrellas supergigantes rojas, son enormes estrellas brillantes que provienen de estrellas azules. No son muy masivas (comparadas con otras de su tipo), y terminan en una explosión de SN. Algunas pasan a la fase de gigantes amarillas o azules, también variables azules (o estrellas de Wolf – Rayet) antes de estallar.

El remanente de SN Kes 73 es algo muy particular.

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Imagen en rayos X en falso color publicada en el trabajo de KAZIMIERZ J. BORKOWSKI AND STEPHEN P. REYNOLDS.

Posee un magnetar en su centro.
De los 30 (aproximadamente) magnetares conocidos, 8 están en el interior de remanentes de SN.
Este remanente de SN es “mediocre”.
No muestra enriquecimiento químico de elementos producidos por una progenitora masiva. Tampoco hay burbujas de gas infladas por el viento estelar de ese tipo de progenitoras, las cuales expulsan materia previa al gran final y ésta se expande por la radiación de la estrella.

Este remanente de tipo IIP, de unos 2000 años de edad, a unos 25 mil años luz de nosotros, es consistente con un evento explosivo de una estrella de baja masa (en este caso, inferior a las 20 masas solares) de tipo supergigante roja.

Cabe le remota posibilidad de que la estrella progenitora haya perdido masa al ser desprovista de su envoltura y luego de una corta vida como supergigante roja, amarilla o azul, haya explotado dejando ese tipo magnetar.

En ambos casos, el magnetar de Kes 73 responde a una progenitora de baja masa, como el de SGR 1900+14.

Fuente:

  • ASTROPHYSICAL JOURNAL, aug.2017, EXPANSION OF KES 73, A SHELL SUPERNOVA REMNANT CONTAINING A MAGNETAR, KAZIMIERZ J. BORKOWSKI AND STEPHEN P. REYNOLDS.
    https://arxiv.org/pdf/1708.01626.pdf

pdp.

2014MU69, ¿es un binario de contacto?

El próximo objetivo de la misión New Horizons es el objeto 2014MU69 del cinturón de Kuiper.
Como si la espera fuese poco interesante, ahora hay algo que la hace más aún.

MU69 ocultó a dos estrellas, una el 3 de junio y otra el 10 de julio. Las ocultaciones fueron observadas desde el Hemisferio Sur, en particular en África y Argentina (pdp, 16/jun./2017, La gente de la misión New Horizons mo usa sólo la sonda, https://paolera.wordpress.com/2017/06/16/la-gente-de-la-mision-new-horizons-no-usa-solo-la-sonda/).

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Secuencia de imágenes (cada 0,2 seg.) donde se aprecia la ocultación de una estrella (en el centro de la imagen) por MU69. Crédito: NASA/JHUAPL/SwRI

Los análisis de los resultados indican posibles morfologías de este objeto y que sería algo más grande que los 20 Kms. de diámetro que se suponía.
Puede tratarse de un objeto con forma elipsoidal (como un esfera estirada) o puede tratarse de un objeto binario de contacto; es decir que sus componentes están tocándose.

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Ilustración del aspecto de MU69 en caso de ser binario de contacto. Crédito de NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker

Tendría una morfología bilobulada, muy similar a la de “patito de hule” o de “maní”.
Parecido a asteroides como (216) Kleopatra o al cometa 67P/C-G formados por colisiones a baja velocidad (pdp, 01/jun./2015, Colisiones a baja velocidad como origen de objetos en forma de maní, https://paolera.wordpress.com/2015/06/01/colisiones-a-baja-velocidad-como-origen-de-objetos-en-forma-de-mani/).

Imaginemos este último caso.
En tal situación, si estamos parados en Él, veremos que del horizonte sobresale el objeto compañero. Es más. Podríamos estar parados cerca de la zona de contacto y ver al objeto compañero como una enorme masa apoyada firmemente en el suelo.

Fuentes:

pdp.

Cuasares que titilan.

Aparentemente, las estrellas titilan.
Cuando su luz atraviesa la atmósfera terrestre hasta nuestros ojos, se ve refractada aleatoriamente por las turbulencias y convecciones que hay en el aire. Eso produce los rápidos aumentos y disminuciones de intensidad que obervamos.

Algo parecido está sucediendo con la luz que nos llega de los cuasares.

Éstos reciben ese nombre de objetos cuasi estelares o sea casi estelares.
Cuando se los descubrió, parecían estrellas, pero estaban muy lejos, alejándose muy rápido y con un enorme brillo; luego no podían ser estrellas.
Con el tiempo, se supo que se trataban de núcleos activos de galaxias lejanas, tanto que se los observaba muy jóvenes, o como cuando eran a poco de formarse. Eso se debe a la que la luz tarda un tiempo en llegarnos. Seguramente ahora son maduras galaxias mientras nos llegan “sus primeras imágenes”.

Los cuasares con activos en todas las longitudes de onda del espectro de energías.
Observándolos en ondas de radio, se muestran titilando. Pero eso sucede con los que están cercanos en perspectiva a una estrella caliente. Luego, eso no es propio de esos cuasares sino del medio que atraviesa su luz, principalmente las vecindades de esas estrellas.
Esto se observó en cuasares vecinos en perspectiva a las estrellas Spica en Virgo y Vega en Lyra.

Observando la nebulosa Helix en Acuario, se ve una estrella envejecida en su centro y a su alrededor unos grumos de gas. Éstos, se ven estirados radialmente en la dirección opuesta a la estrella por la radiación de ésta (o viento estelar), adoptando un aspecto cometario.

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Glóbulos de gas de aspecto cometario en la nebulosa Helix – Crédito: C. R. O’Dell (Vanderbilt University), K. Handron (Rice University), NASA. Used with permission. Imagen publicada en Science Springs (ver enlace en la imagen)

De esta forma se generan unos filamentos radiales en esa nebulosa, los cuales flamean con el viento estelar (como lo hace la cola de un cometa con el viento Solar).

Hay evidencias de plasma (gas ionizado o gas formado por átomos partidos) alrededor de estrellas calientes en nuestro vecindario Solar, hasta una distancia de poco más de 5 años luz de ellas. Este gas estaría rodeando (a manera de “piel”) a grumos de gas molecular, los que no estarían relacionados con la evolución de esas estrellas.

La radiación de la estrella “sopla” ese plasma y estaría generando una estructura filamentosa radial de plasma como las observadas en la nebulosa Helix. Esos filamentos, estarían flameando como una “melena” que rodea a la estrella afectado por dispersión a la luz del cuasar cuando la atraviesa hasta llegarnos.

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Ilustración crédito de  M. Walker (artwork), CSIRO (photo.)

Referencia:

Fuente:

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La posible exoluna Kepler-1625b-I.

Si existen exoplanetas, no es raro que ellos tengan sus satélites naturales; o sea exolunas.
La idea no es disparatada; de hecho, hay sospechas de la existencia de exolunas incluso en planetas errantes (pdp, Exolunas, https://paolera.wordpress.com/tag/exolunas/).
Un caso reciente (mediados del 2017) es el del exoplaneta Kepler-1625b.
Este exoplaneta, fue detectado por transitar delante de su estrella (Kepler-1625). lo que produjo una disminución temporal del brillo observado de la estrella.

El perfil o curva de luz donde se observa la disminución y posterior recuperación del brillo de la estrella a su valor normal, suele ser simétrico (disminuye y aumenta de la misma “forma”), incluso si el planeta tiene anillos. En ese caso, la forma de la curva de luz no es la misma que si el planeta no tuviera anillos, pero siempre es simétrica.

Cuando esa curva no es simétrica es porque hay otros eventos sucediendo durante el tránsito.
Puede ser que la estrella presente fulguraciones en ese momento, como también pueden estar transitando otros objetos junto con el exoplaneta.
Un ejemplo de tránsito de varios objetos puede explicar la caprichosa curva de luz de la estrella de Tabby (KIC 8462852) (pdp, 24/may./2017, ¿Troyanos en KIC 8462852?, https://paolera.wordpress.com/2017/05/24/troyanos-en-kic-8462852/).

En el caso de la estrella Kepler-1625, sólo se tienen tres tránsitos registrados de su exoplaneta.

The three observed transits of the exoplanet Kepler-1625b show odd asymmetries, possibly indicating the presence of an exomoon.

Gráfico de las curvas de luz de los tres tránsitos observados de Kepler-1625b – Crédito:  Teachey, Kipping, and Schmidt.

Se observan asimetrías que no parecen ajustarse a la existencia de fulguraciones en la estrella en el momento del tránsito. Además, la estrella no es del tipo de estrellas que presentan eso fenómenos.
Más bien parece que hay otro objeto involucrado.
Por el tipo de asimetría, parece que el exoplaneta tuviera una luna.
En tal caso, si primero entra uno de los cuerpos delante de la visual y luego el otro, se tendrían disminuciones de luz en “dos etapas”. Incluso si ambos cuerpos entran en el tránsito alineados (luna en conjunción superior o inferior), cuando la luna sale de la alineación, se produce una disminución mayor a la primera observada.
Lo mismo sucede en otras combinaciones de posiciones entre el exoplaneta y su luna a lo largo del tránsito.

Esto no es definitivo, aunque es lo que mejor explica la observación.

Pero algo es seguro, si se trata de una exoluna, ésta debe ser grande para que colabore con la disminución de brillo aparente de la estrella durante el tránsito.
El exoplaneta Kepler-1625b, es de tipo y tamaño joviano. Luego, su luna Kepler-1625b-I, debe tener un tamaño similar a Neptuno.

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Neptuno y Júpiter a escala para comparar su tamaños – Crédito:  NASA / JPL & E. Kraaikamp/ D. Peach/ F. Colas / M. Delcroix / R. Hueso/ C. Sprianu / G. Therin / Pic du Midi Observatory (OMP-IRAP) / Paris Observatory (IMCEE / LESIA) / CNRS (PNP) / Europlanet 2020 RI / S2P

Los modelos de formación planetaria, muestran que si una luna se forma junto con un planeta en procesos paralelos de acreción, ésta no pude ser tan grande en relación al planeta.
En tal caso, la luna puede ser un objeto capturado. De hecho, Tritón es una luna capturada por Neptuno.
En nuestro caso, la Luna es muy grande para haberse formado con la Tierra. Esto favorece a la teoría de su formación por acreción de escombros, luego del impacto de un objeto del tamaño de Marte con nuestro Planeta en su juventud (pdp, 14/sep./2016, Nuevo escenario para la formación de la Luna, https://paolera.wordpress.com/2016/09/14/nuevo-escenario-sep-2016-para-la-formacion-de-la-luna/).

Referencias:

Fuente:

  • Draft version July 27, 2017, HEK VI: ON THE DEARTH OF GALILEAN ANALOGS IN KEPLER, AND THE EXOMOON CANDIDATE KEPLER-1625B I, A. Teachey et al.
    https://arxiv.org/pdf/1707.08563.pdf

pdp.

MOA-2010-BLG-117, primer binaria magnificada por microlente de un sistema exoplanetario.

Las lentes gravitacionales, se deben a la presencia de una masa que es capaz de deflectar y enfocar gravitacionalmente la luz de objetos más lejanos.
Esa masa suele ser una galaxia o un cúmulo de galaxias. Así, la imagen de aquellos objetos se ve magnificada o incluso multiplicada como si se usara una lente óptica (IAC, Lentes gravitacionales, http://www.iac.es/cosmoeduca/gravedad/fisica/fisica1.htm).

También existen las micro lentes gravitacionales. Éstas, están dadas por masas mucho menores a las anteriores; se trata de masas estelares.

Para la detección de exoplanetas hay varias técnicas.
Se los puede detectar a través de la oscilación en la posición o en la velocidad radial (en la dirección de la visual) de la estrella hospedante, debido a que ella y sus planetas giran en torno al centro de masas del sistema.
Tránsitos de los planetas delante de la estrella, lo que provoca variaciones de la luz recibida.
Hasta aquí estos métodos son más efectivos para exoplanetas mas bien masivos y cercanos a su estrella.
Pero cuando los exoplanetas no son muy masivos y están más bien alejados de su estrella, estos métodos no son tan efectivos. En este caso, la variación del efecto de microlente gravitacional ejercido por la estrella hospedante y sus planetas sobre la luz de objetos más lejanos, suele delatar la presencia de éstos. Es como mover la lupa que enfoca el objeto que estamos magnificando.

El efecto de microlente gravitacional catalogado como MOA-2010-BLG-117, se debe a la magnificación de la imagen de una binaria por un estrella con un exoplaneta de masa joviana.
A una distancia de unos 20 mil años luz (AL) de nosotros, se encuentra un sistema estelar binario. Su luz se ve afectada por la microlente gravitacional ejercida por una estrella y su planeta a unos 10 mil AL de casa.
El modelo indica que se trata de una estrella con una masa de media masa solar, con un planeta de media masa joviana, con una separación entre ellos de 2,5 Unidades Astronómicas (UA = distancia Tierra-Sol = 150 000 000 Kms.), lo que es igual a la mitad de la distancia Sol-Júpiter.
Luego, se trata de un sistema Sol-Júpiter a media escala.

moa-2010

Imagen publicada en el trabajo de D.P. Bennett et al.

En la imagen se observa la fuente de luz señalada con una cruz.
Esa fuente está compuesta por la binaria (de fondo) magnificada por la microlente gravitacional, la estrella generadora de esa microlente y su planeta y posiblemente algunas estrellas de campo cercanas a la dirección de la visual.

Se trata del primer caso (a fines de julio del 2017) de magnificación de una binaria por microlente gravitacional de una estrella y su planeta.

Fuente:

pdp.

Transporte de materia entre galaxias.

En el espacio hay flujos de materia a diferentes escalas.
Cuando un asteroide impacta sobre un objeto mayor, tal como un planeta, los escombros que se elevan por el choque vuelven a caer sobre el planeta. A veces, queda una nube de polvo en órbita por un tiempo, la que retorna al planeta en lo que sería un caso de re-acreción de materia.
Pero en algunos casos, si el impacto es muy fuerte, los escombros pueden tener la velocidad necesaria para abandonar el planeta y salir al espacio. En tal caso, esos escombros pueden llegar a otro planeta en un caso de acreción de materia vecina o ajena.
Así es como se han hallado en Casa rocas de Marte y la Luna, incluso una posiblemente de Mercurio (pdp, 4/feb./2013, NWA 7325 podría ser un pedazo de Mercurio, https://paolera.wordpress.com/2013/02/04/nwa-7325-podra-ser-un-pedazo-de-mercurio/).

Esta situación también se da a escalas galácticas.
Cuando una estrella presenta un estallido de supernova (SN), expulsa materia a grandes velocidades. Parte de esa materia puede volver a lo que queda de la estrella y otra parte se aleja en forma explosiva. La materia expulsada por la SN está dada por materia de la propia estrella que estalló e incluso por materia vecina “volada” por el colosal estallido.
A veces, parte de esa materia cae en otra estrella vecina y a veces no.
Como en el caso de los escombros y polvo producidos por el choque de un asteroide con un planeta; esta materia expulsada por la SN se aleja de la galaxia para retornar en unos cientos de millones de años en forma de re-acreción. Un ejemplo de esto puede ser la Nube de Smith, descubierta en los años ‘60; una nube de gas que está viniendo, o tal vez volviendo, a la Vía Láctea (pdp, 3/feb./2016, La nube de Smith, https://paolera.wordpress.com/2016/02/03/la-nube-de-smith/).

Pero si la velocidad conque el material fue expulsado por la SN supera la velocidad de escape, esta nube podría abandonar su galaxia hospedante para salir al espacio intergaláctico. Con los años, caería en otra galaxia en lo que sería una acreción de materia extragaláctica.
Así, existiría transporte intergaláctico de materia, por lo que no sería extraño que en una galaxia haya materia proveniente de otra.

Intergalactic transfer may be occurring between galaxies M81 (bottom right) and M82 (upper left).

Imagen de las galaxias M81 (abajo a la derecha) y M82 (arriba a la izquierda) entre las que podría estar dándose transporte intergaláctico de materia. Crédito de Fred Hermann

Quizás, algunos átomos con los que se formó nuestro Sistema Solar y nosotros mismos, hayan provenido de una nube de materia extragaláctica.
La idea del transporte de intergaláctico de materia no es tan descabellada si tenemos en cuenta que todo (incluso nosotros) está en el mismo Universo.

 

Referencia:

Fuente:

pdp.