Explicando los brazos anómalos de NGC 4258.

Las galaxias espirales muestran sus característicos brazos y sus dominantes agujeros negros supermasivos centrales.
Los brazos son perturbaciones que al propagarse favorecen la formación estelar; por eso es que se destacan. El agujero negro supermasivo central absorbe materia de un disco que lo rodea. Esa materia alimenta chorros bipolares de material caliente, los que salen con direcciones perpendiculares a ese disco (pdp, 20/dic./2013, Primera aproximación a los chorros de materia…, https://paolera.wordpress.com/2013/12/20/primera-aproximacion-a-los-chorros-de-materia-relacionados-con-discos-de-acrecion/).

Pero no siempre las cosas se mantienen dentro de lo esperado.
NGC 4258, también catalogada como M 106, es una galaxia espiral de núcleo activo a unos 23 millones de años luz de casa con un tamaño similar a la espiral de Andrómeda (o sea mayor que la Nuestra). Esta galaxia llamó la atención por tener estructuras similares a brazos además de los clásicos espirales. Estos brazos son muy activos en radio-ondas por lo que se trataría de estructuras relacionadas con el agujero negro supermasivo central (pdp, 04/may./2012, Los brazos de NGC 4258, https://paolera.wordpress.com/2012/05/04/los-brazos-de-ngc4258/).

The galaxy M 106, in observations taken by Hubble Space Telescope combined with two smaller (but wider field of view) telescopes. The inner red arms aren’t actually spiral arms, but gas heated by a supermassive black hole.

Imagen de NGC 4258 crédito de  NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), and R. Gendler (for the Hubble Heritage Team). Acknowledgment: J. GaBany

Observándolos con detenimiento, esas estructuras no son estrictamente brazos espirales.
Sucede que el disco de materia que rodea al agujero negro central tiene una inclinación de unos 60º respecto del plano de la galaxia. Eso hace que los chorros de materia (perpendiculares a ese disco) tengan unos 30º respecto del plano de la galaxia.
De esta manera, esos chorros nacen y circulan casi dentro del plano galáctico interactuando con la materia que allí se encuentra. Eso calienta el material a su paso y al rotar en torno a la perpendicular del plano galáctico, se generan esas estructuras similares a brazos. En realidad se trata de chorros de materia girando como los chorros de agua de un regador giratorio. Luego de recorrer unos 3 mil años luz por el disco galáctico, esas estructuras de gas calientre se elevan hacia el halo en direcciones opuestas en cada lado, como géisers de material caliente, dando el aspecto de brazos curvados hacia arriba del plano de la galaxia.

Ahora bien; habrá que explicar la gran inclinación del disco que rodea al agujero negro central.

Referencia:

Fuente:

Anuncios

El disco de objetos masivos que rodean a Sgr.A*.

Las estructuras galácticas tienen componentes que no se dan por azar.
Por ejemplo nuestra Galaxia, una enorme espiral con barras y un bulbo en el centro (pdp, 22/oct./2014, Desalineación entre el bulbo y las barras en la Vía Láctea, https://paolera.wordpress.com/2014/10/22/desalineacion-entre-el-bulbo-y-las-barras-en-la-via-lactea/).
En ella, se ha detectado un disco de objetos masivos alrededor del agujero negro supermasivo central Sgr.A*. En su mayoría son estrellas jóvenes y masivas, precursoras de estrellas de neutrones y agujeros negros como los que ya se encuentran en ese disco. Toda una población de objetos de gran masa que tienen una buena probabilidad de generar encuentros y fusiones entre ellos con la consabida producción de ondas gravitatorias. Ese séquito de “pesados” rodea a Sgr.A* en un apretado disco de no más de 2 años luz (en realidad 0,5 pc. algo así como 1,6 AL).

black holes form in disks at the center of galaxies like our milky way

Ilustración de Sgr.A* – Crédito de  NASA/JPL-Caltech.

El vecindario de Sgr.A* es hostil a la formación estelar. La materia se arremolina cayendo en el agujero negro, por lo que no tiene tiempo de formar estrellas. Así, el origen de ese disco de objetos masivos debe ser otro.

Luego de estudios realizados con simulaciones numéricas, se encontró que las estrellas y cúmulos de estrellas que rodean al centro de la Vía Láctea (VL), interactúan fuertemente con Sgr.A* obviamente de manera gravitacional.
Por un lado, estrellas y cúmulos sienten afectadas las inclinaciones de sus órbitas haciendo que tiendan al plano de la VL. A esto se lo conoce como relajación resonante vectorial porque la orientación de las órbitas está dada por un vector (segmento orientado perpendicular al plano de la órbitahttps://es.wikipedia.org/wiki/Vector). También se ven afectadas las excentricidades de esas órbitas (su divergencia respecto del círculo). A eso se lo conoce como relajación resonante escalar, porque la excentricidad no es una magnitud vectorial (no se trata de un segmento orientado).

Los cúmulos que se unen a esa región, se desarman interactuando con el material allí existente. Así colaboran con estrellas que se unen a las que allí tienden desde las vecindades del centro galáctico. Todas toman masa de la que hay cerca del plano galáctico volviéndose más masivas y activas, se fusionan y asocian entre ellas para terminar como agujeros negros y seguramente generar ondas gravitatorias; en suma, se convierten en todos los objetos de gran masa allí encontrados rodeando a Sgr.A*.

Referencia:

Fuentes:

pdp.

Las canciones gusano.

Ya sé que lo mío es la Astronomía, pero hay cosas que me resultan llamativas de la Ciencia en general.
Así es como a veces escribo sobre otras ramas Científicas. En este caso me llamó la atención el tema relacionad con la Neurología, las canciones gusano (earworm).
Son esos temas musicales que se repiten en nuestra cabeza permanentemente. Se trata de una estructura de información atrapada en nuestra memoria; una reproducción continua de algo que asimilamos en un momento de distracción o baja atención. La capacidad de una melodía de quedarnos “pegada” en la cabeza, depende de su ritmo, la variación de sus tonos; en general, de lo pegadiza que sea.

Ilustración publicada en sabakuch.com

Así es como suele contagiarse.
Distraídamente la silbamos, tatareamos o cantamos y se la “pegamos” a otra persona que está distraída. Incluso, nos sorprendemos cuando esa otra persona canta lo que tenemos en la cabeza.

Las canciones gusano no revisten gravedad. No suelen durar más de un día en nuestra cabeza y suelen ser frecuentes en personas que escuchan música con asiduidad, por ejemplo en los músicos, disk jockeys y personas relacionadas con la música.
Se van como vinieron. En un momento de distracción, la canción gusano simplemente desaparecerá. Según estudios realizados, una actividad “mecánica” suele ayudar a terminar con la canción gusano, por ejemplo masticar chicle.

Referencias:

Fuente:

pdp.

Mareas gravitatorias podrían revivir a una enana blanca.

Donde actúa una fuerza hay movimiento, y en ese proceso se realiza un trabajo que se transforma en energía.
Tanto la Joviana luna Io, como la Saturniana Encelado, sienten la acción de mareas gravitatorias del gigante gaseoso que les tocó orbitar. A medida que se acercan y alejan, la fuerza gravitatoria mutua hace que la luna se deforme. En ese proceso, el trabajo realizado por las fuerzas involucradas se transforma en energía que calienta el interior de la luna. Así es como presentan eyecciones de agua helada desde su interior por las fracturas que se producen en su superficie.

¿Puede suceder algo parecido en estrellas?
Al menos en teoría, parece que sí.
Las enanas blancas, son restos evolutivos de estrellas de tipo Solar. Del tamaño de un planeta, y con un núcleo de carbono, brillan por contracción quemando el poco hidrógeno y helio que les queda en sus capas exteriores. Se cree que con el tiempo, ese suministro se agotará y nada tendrá para quemar y se transformará en una enana negra.

Ilustración donde se compara el tamaño de la enana blanca Sirio B con nuestro Planeta – Crédito: ESA.

Si una estrella de este tipo pasa cerca de una gran masa como la de un agujero negro, ésta le arrancará materia. Esa materia, como es sabido, caerá en el agujero negro arremolinándose y recalentándose por autofricción emitiendo energía.
Pero unos instantes antes de eso, la estrella sentirá la acción de las fuerzas de marea gravitacionales deformándola. En ese proceso, como en el caso de las heladas lunas de Júpiter y Saturno, el trabajo gravitacional generará energía capaz de detonar el interior de la estrella volviéndola a la vida.
Es muy probable que esta nueva fase de actividad dure poco antes de que la estrella estalle o termine completamente desgarrada hacia el agujero negro.

Referencia:

Fuente:

  • arXiv:1808.05664v1 [astro-ph.HE] 16 Aug 2018, Relativistic Tidal Disruption and Nuclear Ignition of White Dwarf Stars by Intermediate Mass Black Holes, Peter Anninos et al.
    https://arxiv.org/pdf/1808.05664.pdf

pdp.

Ley de Gravitación Modificada o Materia Obscura, las galaxias enanas deciden.

La existencia de la elusiva materia obscura (MO) aún no está definitivamente probada.
Recordemos que las estrellas más alejadas de los centros galácticos, se mueven más rápido que lo predicho por la teoría gravitatoria. O sea que deberían estar escapando, las partes externas de las galaxias deberían estar desarmándose.

Gráfico de la velociad de las estrellas en función de la distabncia al centro de las galaxias. El punteado indica lo esperado según la teoría de gravitación actual. La curva sólida indica lo observado – Crédito: STEFANIA.DELUCA OF WIKIMEDIA COMMONS.

Sin embargo eso no sucede.
Es como si hubiera una materia que mantiene gravitacionalmente las estrellas unidas a la galaxia. Una materia que no se observa, que no interactúa con la radiación estelar, pero actúa gravitacionalmente; esa es la llamada MO.
Se pensó que se trataba de nubes frías de Hidrógeno molecular y de difícil detección. Agujeros negros o incluso enanas negras (estrellas enanas blancas que agotaron por completo su capacidad de brillar incluso por contracción). Si es tan común, entonces la MO podría estar entre nosotros y hasta haber estrellas de MO. Pero nada de eso se ha probado. Ninguna partícula relacionada con esa materia se ha descubierto.

Pero también puede ser que ésta no exista.
En tal caso habría que modificar la teoría gravitatoria dando origen a una teoría gravitatoria modificada (TGM).

La respuesta está en las mismas galaxias.
La TGM debe ser Universal, o sea que debe cumplirse en toda galaxia del Universo.
A su vez, la MO, como la materia ordinaria, debe sentir la presión de radiación estelar, debe poder calentarse y sufrir el alejamiento que le imponen los vientos estelares de las estrellas vigorosamente activas y supernovas.

Si observamos galaxias idénticas en masa total y distribución de masa en función de la distancia al centro, podremos sacarnos la duda de si están gobernadas por gravedad (modificada o no) o por MO.
Si la cinemática de sus estrellas es idéntica, entonces están gobernadas por TGM Universal.
Si en cambio, eso no se observa, están dominadas por MO que fue redistribuida por los vientos estelares de las estrellas vigorosas y cataclísmicas.

Las galaxias enanas, ya sean irregulares y esferoidales son las mejores candidatas.
Se observaron 16 enanas, 8 irregulares y 8 esferoidales, entre ellas las galaxias esferoidales “gemelas” de Draco y de Carina.
Las observaciones arrojaron diferencias cinemáticas que sugieren la existencia dominante de MO.
Algunas galaxias tuvieron un brote estelar reciente y mostraron evidencias de poca MO cerca del sus centros; luego la MO fue alejada de esas regiones por el viento estelar de las estrellas nacientes. Otras, no mostraron una reciente formación estelar por lo que hay evidencias de MO cerca de sus centros; luego la MO tuvo tiempo de precipitar hacia el interior de las galaxias.

Así las cosas, las diferencias en la cinemática estelar observada en galaxias gemelas sugiere que la MO existe y no sería necesaria una TGM. No obstante hay que seguir observando para mejorar los resultados y por si se escapó algún detalle.

Referencia:

Fuente:

pdp.

¿Salida de la Tierra por el horizonte Lunar?

Hay muchas imágenes de la Tierra desde el Espacio, y por supuesto, entre ellas se encuentran las de la Tierra vista desde la Luna.
Es muy conocida la que obtuvieron los astronautas de la Apollo 8, la titulada “Earthrise” (salida de la Tierra). En esa imagen se aprecia a nuestro Planeta “saliendo” por el horizonte Lunar.

Earthrise

Crédito: NASA.

Pero no es la primera en su especie.

Veamos estas otras.

Crédito: NASA

Se trata de una salida de la Tierra por el horizonte Lunar del año 1966.
Las imágenes fueron tomadas por el satélite Lunar Orbiter 1 de NASA en órbita alrededor de nuestro satélite natural.

Pero… ¿puede realmente haber una salida de la Tierra por el horizonte Lunar?, de hecho eso parece en las imágenes. La Tierra está más elevada en el horizonte en una imagen que en otra.
Eso no debería pasar. La Luna está gravitacionalmente bloqueada, o sea que, como ya sabemos, ofrece siempre la misma cara a Nosotros. Así, la posición de la Tierra en el cielo Lunar debe ser siempre la misma para un observador en el suelo selenita.

Y eso es lo que sucede, pero en este caso, el observador no está quieto en el suelo. El orbitador, se está moviendo. En el momento de obtener las imágenes, estaba en un lugar de su órbita en el que su movimiento tangencial se dirigía casi hacia nosotros. Así, la Tierra aparece más alta en el Horizonte en cada imagen, porque el orbitador estaba en diferentes posiciones respecto Nuestro en el momento de obtener cada foto.

Referencia:

pdp.

Fuentes ultraluminosas en rayos X en galaxias de anillo.

Entre las morfologías de galaxias, se encuentran las curiosas galaxias anulares o con anillo (Ring galaxies).
Esa estructura anular se forma luego de que una galaxia espiral haya sufrido un choque con otra. Al ser atravesada, se generan ondas concéntricas de propagación de la perturbación que comprime la materia, como cuando arrojamos una piedra a un estanque con agua provocando la propagación de ondas concéntricas en la superficie. En esos anillos, como en los brazos de las espirales, hay abundancia de estrellas jóvenes por darse allí condiciones favorables a la formación estelar.

A 300 millones de años luz de casa, se encuentra la galaxia AM 0644-741
 (https://es.wikipedia.org/wiki/AM_0644-741).

Ring Galaxy AM 0644-741

Imagen de AM 0644-741 crédito  X-ray: NASA/CXC/INAF/A. Wolter et al; Optical: NASA/STScI.

La imagen que acompaña, se trata de una composición de observaciones en diferentes longitudes de onda. Se aprecia una estructura anular (azulada) muy activa en altas frecuencias. En el centro se observa una estructura elíptica. Se piensa que esta galaxia supo ser una espiral que sufrió un encuentro “frontal” con otra, posiblemente la que se observa abajo a la izquierda de la imagen.

En el anillo se detectan grandes emisiones en rayos X. Se están originando en objetos binarios formados por estrellas masivas; dos estrellas de neutrones o incluso agujeros negros de masa estelar o intermedia. La materia que se intercambian se recalienta y emite por autofricción al caer en una de ellas. Más aún, muchas de esas fuentes son ultraluminosas en rayos X.
Pero no toda la actividad en altas frecuencias proviene de la estructura anular.
Hay un agujero negro supermasivo en el centro, como es de esperar; y un agujero negro en rápido crerciemiento muy detrás de la galaxia (respecto de nosotros).

En general se estudiaron 7 estructuras anulares de diferentes galaxias hallándose un total de 63 fuentes de rayos X, de las cuales 50 son ultraluminosas.
Se estima que entre el 0,02 % al 0,2 % de las espirales presentan estructuras anulares, siendo la galaxia “Rueda de Carro” el arquetipo de este tipo de estructuras galácticas (https://es.wikipedia.org/wiki/Galaxia_Rueda_de_Carro).

Referencia:

Fuente:

  • arXiv:1806.02746v1 [astro-ph.HE] 7 Jun 2018, The X-Ray Luminosity Function of Ultra Luminous X-Ray Sources in Collisional Ring Galaxies, Anna Wolter et al.
    https://arxiv.org/pdf/1806.02746.pdf

pdp.