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Las galaxias podrían tener varios agujeros negros supermasivos.

Es posible que las galaxias tengan más de un agujero negro supermasivo.
Toda galaxia tiene en su centro un agujero negro supermasivo dominante. Un objeto de masa tan grande (conocido como objeto o estrella de Plank), que genera a su alrededor una región de tanta gravedad que no puede escapar ni la luz (que – hasta hoy – es lo más veloz conocido). Nuestra Galaxia tiene uno, el catalogado como Sagitario A* con una masa de unos 4 millones de Soles.

Las grandes galaxias (incluso la Vía Láctea) crecieron asimilando a otras menores. De esta manera, los agujeros negros supermasivos se fusionaban en objetos de mayor masa, centrales y dominantes de las galaxias fusionadas.
Estudios recientes sugieren que las galaxias, incluso las Nuestra, podrían tener varios agujeros negros supermasivos. Estos objetos con masas del orden del millón de Soles, serían el resultado de antiguas fusiones.

Según simulaciones realizadas, bajo ciertas condiciones, los agujeros negros centrales de las galaxias asimiladas podrían quedar estancados en órbitas alrededor del agujero negro central, a miles de años luz del él, por las afueras de la galaxia. No han tenido tiempo aún de precipitar hacia el centro.

Video: Milky Way’s supermassive black hole may have ‘unseen’ siblings

Subido el 23 abr. 2018

Recordemos que la radiación por la que puede ser detectado un agujero negro proviene de sus vecindades. Cuando hay materia cayendo en él, ésta se arremolina, autofricciona recalentándose y emite energía.
Si estos agujeros negros supermasivos existen vagando por las regiones galácticas exteriores, sería muy difícil detectarlos, ya que allí no hay la suficiente cantidad de materia para que se activen y se muestren.

Referencia:

Fuente:

pdp.

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El protocúmulo de galaxias SPT 2349-56.

Y vuelvo a decir: en ciencia, y por lo tanto en Astronomía, una cambia una pregunta por otras más complejas.
Vayamos despacio.
Veamos esta imagen correspondiente a la frecuencia de micro-ondas de una zona del cielo.

Images of a galaxy protocluster from SPT, APEX and ALMA

Imagen crédito de ESO/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Miller et al.

A la izquierda se observa una imagen obtenida por el telescopio del polo sur, (SPT – https://es.wikipedia.org/wiki/Telescopio_Polo_Sur). Se trata de lo que en un momento se dio en llamar núcleo rojo (red core) por su aspecto rojizo y compacto.
En el centro, ya se observan más detalles, se trata de una imagen obtenida por APEX (http://www.eso.org/public/spain/teles-instr/apex/). Finalmente a la derecha, se vislumbra un cúmulo de objetos según ALMA (http://www.eso.org/public/teles-instr/alma/).
Bien, se trata de un cúmulo de 14 galaxias interactuantes. En realidad un protocúmulo, es decir un agrupamiento de galaxias en formación. Todas ellas muestran una gran formación de estrellas, con una tasa de miles al año, mientras que la Vía Láctea forma estrellas a razón de 1 o 2 anuales.

Video: Artist’s impression of ancient galaxy megamerger

Subido el 18 abr. 2018

Aquí las rarezas.
Este tipo de galaxias de muy vigorosa formación estelar, son ricas en el gas y polvo que se necesita para estos procesos. Pero suelen acabar pronto con esa provisión de materia por lo que se espera hallar una que otra, aquí o allá. Luego, es muy raro hallar tantas juntas fabricando estrellas todas al mismo tiempo.
Estos protocúmulos se habría formado cuando el Universo tenía apenas unos 3000 millones de años de edad. Éste, catalogado como SPT 23498-56, está a unos 13500 millones de años luz; ese es el tiempo que tarde en llegar nos su información. Como el Universo tiene unos 15000 millones de años de edad aproximadamente, este protocúmulo se formó cuando el Universo tenía entre 1400 millones y 1500 millones de años de edad; o sea la décima parte de la edad del Universo, la mitad de lo que se esperaba para que aparezcan estructuras como esa.

Video: ESOcast 157 Light: Ancient Galaxy Pileups (4K UHD)

Publicado el 25 abr. 2018

Referencia:

  • eso1812 — Science Release, Ancient Galaxy Megamergers, ALMA and APEX discover massive conglomerations of forming galaxies in early Universe, 25 April 2018.
    https://www.eso.org/public/news/eso1812/

Fuentes:

pdp.

Menor tasa de formación de estrellas en el Universo actual.

En el Universo local o cercano, hay galaxias que disminuyeron su formación de estrellas, incluso la Nuestra (pdp, 14/abr./2016, Nuestra galaxia está apagando sus luces, https://paolera.wordpress.com/2016/04/14/nustra-galaxia-esta-apagando-sus-luces/).
Hay dos parámetros importantes para el estudio de la formación estelar.
Uno es la tasa de formación estelar o rapidez con que se forman estrellas en el tiempo. El otro, es la masa estelar o masa convertida en estrellas, lo que da idea de la cantidad de estrellas formadas.
Es evidente que ambos deben tener las mismas cualidades, donde uno aumenta también lo hace el otro. Es sabido que las estrellas masivas llevan vidas muy activas y cortas, explotando retornando materia enriquecida de donde nacen estrellas de segunda generación como el Sol.

Parece que el Universo está algo perezoso.

CSFRD, Yu & Wang+16

Gráfico donde se observa la masa estelar en verde y la tasa de formación estelar en azul al lo largo de la evolución del Universo – Publicado en el trabajo de H. Yu & F. Y. Wang.

Observando objetos lejanos, tenemos información de cómo era el Universo en sus comienzos por el tiempo que tarda la luz en llegarnos. En aquellas épocas la formación de estrellas tuvo lugar en lo que se conoce como el amanecer cósmico. Tanto la tasa de formación estelar como la masa estelar iban en crecimiento (parte derecha del gráfico). Ambas tuvieron su máximo hace unos 10 mil millones de años, cuando el Universo tenía unos 4 mil millones de años de edad.
Pero actualmente, según se observa en la parte izquierda del gráfico, no sólo ambos parámetros han disminuido, sino que la taza de formación de estrellas ha disminuido mucho en relación a la masa estelar. Esto indicaría que el Universo está disminuyendo su proceso de formación de estrellas.

Referencia:

Fuente:

  • arXiv:1602.01985v1 [astro-ph.GA] 5 Feb 2016 , On the inconsistency between cosmic stellar mass density and star formation rate up to z ∼ 8, H. Yu and F. Y. Wang.
    https://arxiv.org/pdf/1602.01985.pdf

pdp.

Estudiando la evolución de G.

Las constantes son cantidades que no varían bajo diversas condiciones; son permanentes.
Hay constantes Universales. Son aquellas que tienen el mismo valor en todas partes; en todo el Universo.
Una de ellas es la velocidad de la luz en vacío. La pregunta es: ¿siempre fue de 300 mil Kms./seg.? Cuando el Universo se expandió, la luz llenó todo por completo logrando que tenga la misma temperatura en toda su extensión. Hoy en día, el Universo tiene 14 mil millones de años. La luz viajando siempre a su velocidad constante, recorrió 14 mil millones de años luz (AL).
Así, si observamos en una dirección, veremos la radiación de fondo producida en el origen de Universo que nos llega de 14 mil millones de AL. Si observamos en la dirección opuesta, observaremos lo mismo. O sea que la radiación de fondo, viajó 28 mil millones de AL en el tiempo que debería haber viajado 14 mil millones de AL.
Una explicación es que la velocidad de la luz era mayor en los orígenes del Universo, ganándole a la gravedad, la que hoy en día, se supone que viaja a la misma velocidad que la luz ya que ésta es un límite físico. A esto se lo conoce como el problema de horizontes (pdp, 24/nov./2016, El problema de horizontes…, https://paolera.wordpress.com/2016/11/24/el-problema-de-horzontes-y-la-velocidad-de-la-luz/).

Otra constante Universal, es la constante de gravitación (G) (https://es.wikipedia.org/wiki/Constante_de_gravitaci%C3%B3n_universal).

{\displaystyle G=6.674\times 10^{-11}\;{\cfrac {{\text{N}}\cdot {\text{m}}^{2}}{{\text{kg}}^{2}}}}

Valor de G en el sistema MKS.

Esa constante aparece en todo proceso relacionado con la gravitación. La pregunta es: ¿Siempre tuvo el mismo valor?; ¿es la misma en todas partes?, o sea ¿es realmente Universal?
Eso se puede verificar de dos maneras.

Una forma es a través de las supernovas (SNs). Esa colosal muerte explosiva de estrellas masivas, depende de la masa de la estrella. Su brillo aparente, obviamente depende de la distancia a ella.
El evento de SN, se debe al colapso gravitacional de la estrella masiva sobre ella misma, por lo que está implicada G. Todas las SNs tienen el mismo brillo intrínseco el que depende de su masa, lo que nos permite medir su distancia en base al brillo aparente observado.
Si los modelos nos dan la masa de la estrella precursora y si sabemos la distancia a ella, podemos estimar su brillo intrínseco y el valor de G.

Otra manera de estimar G es a través de las estrellas de neutrones (ENs).
Son estrellas masivas que colapsaron, estallaron y dejaron un núcleo compacto masivo muy comprimido, donde electrones y protones se unieron en neutrones.
Cuando dos ENs chocan, no sólo se libera energía sino que además se generan ondas gravitatorias como las que ya se han detectado.
En ese proceso, también está involucrada G.
Si los modelos nos permiten calcular las masas intervinientes en el evento y estimar la distancia a la fuente, podremos despejar el valor de esa constante.

Luego, podemos estimar G de dos maneras para diferentes distancias.
Eso permite saber dos cosas.
Primero: El valor de G en diferentes lugares del Universo.
Segundo: Su historia. Como la distancia hace que la información nos llegue luego de mucho tiempo, lo observado corresponde a épocas anteriores al Universo actual, tanto más cuanto más lejos. Así entonces, podremos saber el valor de G a lo largo de la edad del Universo.

En suma, los instrumentos actuales nos permitirán saber con buena exactitud, la evolución de G en diferentes lugares del Universo.

Fuente:

  • arXiv:1804.03066v1 [astro-ph.CO] 9 Apr 2018, Constraining the time variation of Newton’s constant G with gravitational-wave standard sirens and supernovae, Wen Zhao et al.
    https://arxiv.org/pdf/1804.03066.pdf

pdp.

Fluctuaciones en radio-ondas posiblemente por materia obscura con carga.

La elusiva materia obscura es la encargada de mantener armadas a las estructuras galácticas.
Recibe ese nombre porque sólo se la detecta gravitacionalmente observando cómo se mueven las estrellas en las galaxias y las galaxias en los cúmulos de galaxias.
Para fines del año 2017, se detectó una señal de energía en rayos X proveniente del cúmulo de galaxias de la constelación de Perseo. Por tratarse de una señal antes no conocida se conjeturó que podría tratarse de una emisión de alta frecuencia originada en materia obscura. Así, esta sería la primera detección de esa materia que no sea en forma gravitacional pdp, 20/12/2017, ¿La materia obscura se muestra en rayos x ?, https://paolera.wordpress.com/2017/12/20/la-materia-obscura-se-muestra-en-rayos-x-35-kev/).

File:Gravitationell-lins-4.jpg

Imagen del cúmulo galáctico Abell 1689 crédito de NASA, N. Benitez (JHU), T. Broadhurst (Racah Institute of Physics/The Hebrew University), H. Ford (JHU), M. Clampin (STScI),G. Hartig (STScI), G. Illingworth (UCO/Lick Observatory), the ACS Science Team and ESA.

En los albores del Universo, se produjo información energética. En particular en la época del amanecer cósmico, cuando comenzaron a formarse las primeras estrellas.
Debido al tiempo en que tarda la luz (energía) en llegarnos, la información del amanecer cósmico proviene de muy lejos, de donde podemos ver cómo era el joven Universo.
De aquellas lejanas regiones, se ha detectado una absorción generalizada de energía en frecuencias de radio-ondas, en longitudes de onda de 21 cm, donde el Hidrógeno se manifiesta.
Es mucho más profunda de lo que los modelos predicen o explican.
Se conjetura que puede tratarse de materia obscura interactuando con bariones (partículas como los protones y neutrones) de la época del amanecer cósmico. Para que eso sea posible, y sin violar los modelos actuales, una fracción de esa materia obscura debería tener carga eléctrica.
Aún no está concluido este tema, hacen falta más observaciones

La investigación continúa…

Fuente:

pdp.

Sorpresa en protocúmulos de galaxias.

Los Cuasares, u objetos cuasi-estelares (de aspecto de estrellas brillantes), resultaron ser núcleos activos de galaxias lejanas. Éstos, son potenciados por agujeros negros supermasivos que irradian energía a medida que materia circundante autofricciona y recalienta cuando cae en ellos en forma de remolino.

También se sabe que las galaxias no se distribuyen uniformemente en el Universo. Si bien hay galaxias aisladas, muchas están reunidas en grupos de galaxias conocidos como cúmulos de galaxias (en nuestro caso es el Grupo Local). A su vez, hay grupos de cúmulos conocidos como súper cúmulos de galaxias (súper cúmulo de Virgo en nuestro caso).

En el centro de los cúmulos de galaxias hay una galaxia dominante con un cuásar en en centro.
Una forma de buscar protocúmulos de galaxias es buscar cuasares lejanos, cuanto más lejanos, mejor; ya que así se observan los objetos más jóvenes debido al tiempo que tarda su luz en llegarnos.
Haciendo esta búsqueda, se hallaron dos sorpresas.
Por un lado, se encontraron que la mayoría de los cuasares están aislados, como “esquivando” las regiones más densas, y por lo tanto, el centro de protocúmulos. Esto es un indicativo de que estos objetos no son buenos para buscar grandes estructuras galácticas como este tipo de cúmulos.
Por otro lado, se encontraron dos pares de cuasares dobles; cada par en un protocúmulo a unos 12 mil millones de años luz de nosotros; esto es de cuando el Universo tenía unos 2 mil millones de años de edad.

Los cuasares están indicados por estrellas. Los puntos y círculos señalan galaxias débiles y brillantes en los protocúmulos. Imagen crédito: NAOJ

Estos pares de cuasares en el centro de los protocúmulos podrían tener una actividad sincrónica.

Referencia:

Fuentes:

pdp.

Puede haber vida en Universos sin fuerza débil.

Se sabe que sutiles cambios pueden generar graves consecuencias.
Si en nuestro Universo las condiciones iniciales hubieran sido diferentes, tal vez no se habría dado la vida. Por ejemplo, si la gravedad entre masas hubiera sido a mayor escala, la materia colapsaría demasiado, formaría agujeros negros por todas partes y en ese ambiente no habrían sistemas propicios para la aparición de vida. Por otro lado, de haber sido a menor escala, las nubes de gas no colapsarían formando estrellas masivas generadoras de elementos pesados, las que al explotar, retornen al espacio esos elementos capaces de formar otras estrellas con planetas con la química necesaria para la vida.

Pero hay cambios que si bien hubiesen implicado diferencias con nuestro Universo actual, igualmente se podría haber dado la vida. Luego, si hay otros Universos con condiciones iniciales diferentes al Nuestro, bajo una Física similar a la nuestra, podrían tener vida.

En nuestro Universo se dieron 4 fuerzas en la escala adecuada.
La gravitatoria, gracias a la cual se forman estrella y planetas.
La electromagnética, a la que le debemos la propagación de energía de ese tipo como la luz visible, tan útil para la vida.
La nuclear fuerte, gracias a la cual se mantiene armado el núcleo de los átomos de los que todo está hecho.
La nuclear débil, llamada así por ser mucho menor a la anterior, y es la responsable del decaimiento o desintegración de los neutrones.

Nuestro Universo está lleno de Hidrógeno. Éste se procesa en las estrellas generándose elementos más pesados. Para eso, el decaimiento de los neutrones es muy importante. Así, se retorna material enriquecido al espacio, del que aparecen estrellas y planetas propicios para tener vida.

Pero si no se hubiese dado la fuerza nuclear débil, las cosas hubieran sido distintas, pero no tanto.
Si en semejante Universo, habrían muchos neutrones sin las condiciones para que decaigan. Así, el elemento más común sería el Deuterio o Hidrógeno pesado, que consta de un átomo similar al del Hidrógeno, pero con un neutrón acompañando al único protón en el núcleo, además del único electrón orbitándolo (el Hidrógeno tiene sólo un protón en su núcleo, luego el Deuterio es un isótopo del Hidrógeno).
De esta manera, las estrellas quemarían Deuterio, en un proceso más eficiente que en el del Hidrógeno. Al no haber decaimiento, no se producirían elementos más pesados que el Hierro, pero de todas formas habría una gran variedad de especies químicas.
Lo interesante es que no habría agua basada en Hidrógeno (H20 – óxido de Hidrógeno), sino que la habría basada en Deuterio. Conocida como agua pesada (2H20 – óxido de Deuterio).
Si bien este agua es tóxica para Nosotros, no lo sería para formas de vida generadas en ella.

illustration of alternate universes

Ilustración: Juergen Faelchle/Shutterstock

Así, un Universo lleno de estrellas y planetas con vida es posible sin la existencia de la fuerza nuclear débil.

Referencia:

Fuentes:

pdp.