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Se observan 19 galaxias con poca materia obscura.

Cuando hallamos un objeto raro, lo colocamos en la bolsa de las cosas raras; el problema comienza cuando esa bolsa se llena.
Algo similar ocurre con las galaxias de poca materia oscura (MO).
Recordemos que esa materia es la responsable de que las galaxias no vean desmenuzarse sus partes más alejadas; esa materia mantiene a las estrellas más lejanas unidas a la galaxia. Recibe su nombre porque no es observable y sólo se la detecta gravitacionalmente. Mucho se conjetura acerca de su naturaleza (La materia obscura dinámica | pdp, https://paolera.wordpress.com/2018/07/29/la-materia-obscura-dinamica/).

La observación de galaxias lejanas, sugiere que la MO no era tan influyente en los comienzos del Universo (La materia obscura era menos influyente en la juventud del Universo | pdp, https://paolera.wordpress.com/2017/03/15/la-materia-obscura-era-menos-influyente-en-la-juventud-del-universo/).

Las galaxias enanas catalogadas como DF2 y DF4, fueron las primeras en mostrar poco o nada de MO. Al principio se dudó de las mediciones, pero luego se confirmó las sospechas de que tienen escasa MO (DF2 y DF4 serían galaxias carentes de materia obscura | pdp, https://paolera.wordpress.com/2019/10/22/df2-y-df4-serian-galaxias-carentes-de-materia-obscura-despues-de-todo/).

Pero la bolsa de las galaxias sin MO comenzó a llenarse.
Estudiando una 324 galaxias enanas, se encontraron con que 19 de ellas eran carentes de MO.

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Imagen de NGC 5477, una enana con poca materia obscura – crédito: HUBBLE/ESA & NASA

Analizando brillos y movimientos de gases y estrellas en esas galaxias, se puede estimar la masa total involucrada. Comparándola con la observable se calcula la MO.
Por ejemplo: la catalogada como AGC 213086, muestra tener una masa total de 14 mil millones de Soles. En un caso típico, solamente el 2% sería materia ordinaria (gas y estrellas), pero esta galaxia muestra que el 27% de su masa está dada por materia ordinaria.

De esas 19 galaxias, todas dentro de los 500 millones de años luz de casa, sólo 5 están cerca de otras galaxias que les pudieron arrebatar MO. El resto está lejos de otras galaxias y quizás hayan perdido MO por radiación de gran cantidad de estrellas jóvenes y por explosiones estelares.
Para algunos, estas galaxias no tienen poca MO sino mucha materia ordinaria. Tal vez, en su juventud, pudieron haber absorbido materia ordinaria de alguna vecina.
Quizás estas galaxias tuvieron un origen diferente al de la mayoría.

Referencia:

Fuente:

pdp.

La llamativa formación de estrellas en el cúmulo de Fénix.

Para que se formen estrellas hacen falta ciertas condiciones.
Las estrellas nacen del colapso de nubes de gas, y este gas no puede estar caliente, ya que las corrientes por convección atentan contra el colapso del gas. Bajo ciertas condiciones, un frente de onda, como los producidos por el estallido de una estrella, colabora a la compresión del material para la formación de estrellas.
Se encontró cierta relación entre la actividad de los agujeros negros supermasivos centrales y la galaxias donde están naciendo estrellas.
Cuando la actividad es moderada, se observa una moderada formación de estrellas. Cuando la actividad es mayor, también es mayor el nacimiento estelar. Incluso, se han observado nacimientos de estrellas en la dirección de los chorros de materia que salen del centro galáctico. Esto es razonable si te tiene en cuenta que a mayor cantidad de materia, también es mayor la formación de estrellas y la actividad del agujero negro central ya que tiene más “alimento”.
Pero si la actividad es sumamente vigorosa, la tasa de formación de estrellas disminuye porque se recalientan las regiones donde hay gas y éste tiende a dispersarse (Procesos reguladores de la formación estelar | pdp, https://paolera.wordpress.com/2013/05/28/procesos-reguladores-de-la-formacion-estelar/).

A 5700 años luz de casa, se encuentra el cúmulo de galaxias de Fénix.
Se trata de una de las estructuras galácticas más grandes. Está dominado por una enorme galaxia central, la que forma entre 700 y 800 estrellas al año. Nuestra galaxia produce una o dos en ese tiempo.
Y aquí está lo llamativo.
Su agujero negro central muestra una gran actividad, la que debería impedir semejante formación de estrellas.

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Composición de imágenes en Rayos X, luz visible y radio-ondas del centro del cúmulo de Fénix – crédito: Credit: X-ray: NASA/CXC/MIT/M.McDonald et al; Radio: NRAO/AUI/NSF; Optical: NASA/STScI.

Las regiones azules cercanas al centro del cúmulo, se deben a la formación de estrellas en regiones donde hay gas frío pese a la gran actividad del agujero negro central observado en radio-ondas.

Una explicación sería que el agujero negro central disminuyó su actividad en favor de la producción de estrellas y luego la retomó una vez nacidas éstas.
Pero en ese caso, ese proceso no sería muy común. De serlo, debe durar muy poco ya que no se ha observado lo mismo en otros sistemas como éste.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Discos contrarrotantes en torno al agujero negro supermasivo de NGC 1068

Los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias absorben materia de sus vecindades.
Un disco de materia los rodea y ésta cae en el agujero negro en forma de espiral. En ese proceso, autofricciona, se calienta y emite radiación.
Esa radiación, puede alejar materia del agujero negro, quitándole así material que podría absorber y colaborar con su crecimiento. Así surge la pregunta de ¿cómo crecen tan rápido estos objetos? ( Los agujeros negros de rápido crecimiento, pdp, https://paolera.wordpress.com/2018/03/20/los-agujeros-negros-de-rapido-crecimiento/).

La galaxia NGC 1068 es una espiral barrada a 45 millones de años luz (AL) de casa con un núcleo activo potenciado por su agujero negro supermasivo central (NGC 1068, la nebulosa que fue cúmulo y terminó siendo galaxia, pdp, https://paolera.wordpress.com/2015/09/23/ngc-1068-la-nebulosa-que-fue-cumulo-y-termino-siendo-galaxia/).

The spiral galaxy NGC 1068 (NASA / ESA / A. van der Hoeven)

The spiral galaxy NGC 1068 (NASA / ESA / A. van der Hoeven)

Muestra dos discos de materia contrarrotantes en torno a su agujero negro central.
El interior de 2 a 4 AL de ancho, rota en el mismo sentido que la galaxia. El, exterior de 4 a 22 AL de ancho, lo hace en sentido contrario. Estos anillos contrarrotantes podrían haberse formado por la asimilación de otra galaxia que rotaba en dirección opuesta. Este tipo de anillos son inestables y podrían acelerar la caída de materia el agujero negro central. De esta manera, se podría explicar el rápido crecimiento de este agujero negro supermasivo en el centro de esta galaxia.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Nuestro disco Galáctico está deformado.

La morfología de nuestra Galaxia sigue dando sorpresas.
Como una gran espiral, resultó tener barras (Barras para la Vía Láctea | pdp, https://paolera.wordpress.com/2010/09/24/barras-para-la-via-lactea/). Pero además, y gracias al estudio de las variables de tipo Cefeidas, se encontró otra propiedad llamativa.

Las variables de este tipo deben su nombre a la constelación de Cefeo donde se descubrió la primera de ellas. Son muy regulares en sus variaciones por lo que están muy bien estudiadas; a tal punto, que se conoce su brillo intrínseco. Luego, midiendo su brillo aparente se puede estimar su distancia. De hecho se las busca para calcular la distancia al sistema en el cual se encuentran.

Observando Cefeidas en la Vía Láctea, se encontró que se agrupan en estructuras de diferentes edades.

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Las Cefeidas graficadas azules son las más jóvenes, le siguen las graficada en amarillo y en rojo.  La posición del Sol está señalada con el círculo amarillo. Crédito: J. Skowron / OGLE / Astronomical Observatory, University of Warsaw

Esto sugiere que se formaron en grupos para la misma época y que, luego, la rotación galáctica las diseminó.

Pero hay más.
Graficando sus posiciones, se encontró que el plano galáctico se va ensanchando hacia afuera del centro de la galaxia. Pero eso no es todo.
El disco de la Vía Láctea es bastante plano hasta las vecindades del Sol. Luego, comienza a “doblarse” en una dirección y en el lado opuesto lo hace en la dirección contraria.

Video: The Milky Way galaxy is warped!

Publicado el 5 ago. 2019

Esto puede deberse a la acción gravitatoria de las galaxias vecinas y hasta esté involucrada la materia obscura que nos rodea.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Conclusiones de la observación del agujero negro de M87

La observación del agujero negro central de M87, sirvió para mucho.
Son varios los beneficios de haber observado la sombra del agujero negro central de la galaxia M87 a unos 55 millones de años luz de casa (pdp, Primera imagen de agujero negro – El supermasivo de M87 en Virgo, https://paolera.wordpress.com/2019/04/10/primera-imagen-de-agujero-negro-el-supermasivo-de-m87-en-virgo/).

Imagen del agujero negro supermasivo en M87 – Crédito: The Event Horizon Telescope (EHT).

En primer lugar se pudo observar lo que hasta ese momento era un objeto predicho por la teoría, o sea que se confirmó su teórica existencia con la observación.

En base al estudio de las estrellas que lo orbitan se estimaba que se mas era de 6 600 000 000 de masas Solares. En base al gas que lo rodeaba (observado en Rayos X), se estimaba que su masa era de 2 400 000 000 masas Solares, cifra que luego de mejoró a 3 500 000 000 de masas Solares.
En base a la observación, el diámetro del horizonte de sucesos (diámetro dentro del cual nada se observa) es de unos 38 000 000 000 Km. Eso implica una masa de 6 500 000 000 de masas Solares.
Luego, no sólo se pudo confirmar su masa sino que, además, se demuestra que el método basado en las estrellas que orbitan un agujero negro es mejor que el basado en el gas que lo rodea.

Finalmente, se pensaba que el agujero negro de M87 estaba relacionado con un agujero de gusano; un pasaje entre distintos lugares del espacio – tiempo.
Según la misma teoría que respalda la existencia de ese tipo de pasadizos, este agujero negro no cumple con las características que debería tener para estar relacionado a un agujero de gusano. Por ejemplo, entre otras cosas, debería ser más chico de lo que se observa. Así entonces, al menos el agujero negro central de M87, no está relacionado con un agujero de gusano.

Rerefencia:

Fuente:

pdp.

Los agujeros negros primordiales no alcanzan para ser la elusiva materia obscura.

En la búsqueda de la materia obscura se han conjeturado muchas cosas, una de ellas ya fue descartada.
La materia obscura, es la responsable de mantener unidas a las estructuras galácticas, sin ella, las partes exteriores de las galaxias se desmenuzarían. En esas regiones las estrellas se mueven más rápido de lo esperado y si no fuera por la materia obscura que las retiene gravitacionalmente, sencillamente escaparían.
Esta materia recibe el calificativo de obscura porque sólo se la detecta gravitacionalmente, no se la puede observar ni interactúa electromagnéticamente con la materia ordinaria.

Video:  ¿Qué es la Materia Oscura?

Instituto de Física Teórica IFT

Publicado el 11 sept. 2015.

Siendo el 85% de la materia existente, mucho se conjeturó sobre su naturaleza.
Se pensó que estaba formada por WIMPs, partículas de baja interacción con la materia ordinaria. También se pensó en nubes de Hidrógeno frías y por lo tanto de difícil detección. Se la consideró como un fluido (La materia obscura como fluido || Pablo Della Paolera); se llegó a pensar que esta materia no existía y que había que modificar la Ley de Gravitación (Ley de Gravitación Modificada o Materia obscura || Pablo Della Paolera). Hasta se pensó que se trataba de una familia de partículas con la capacidad de decaer o destruirse formando otras partículas (La materia obscura dinámica || Pablo Della Paolera). Otra idea se basaba en que si es tan común, debería estar entre nosotros; luego, a pequeñas escalas sería repulsiva.
No se tardó en pensar que la materia obscura y los agujeros negros eran la misma cosa (La materia obscura y los agujeros negros ¿son la misma cosa? || Pablo Della Paolera) .
Como resultado de asimilaciones de galaxias menores, en una gran galaxia pueden haber muchos agujeros negros sin detectarse. Eso puede deberse que están en regiones donde no hay materia para absorber y por lo tanto no hay emisión de radiación ni chorros de energía que los delate.
Así, desde las sombras, ejercen gravedad en forma de la elusiva materia obscura (debo reconocer que esta idea me resultaba atractiva).

Los agujeros negros son regiones de extrema gravedad. Se sabe que la luz se desvía cuando pasa cerca de una gran concentración de materia produciéndose lo que se conoce como lente gravitacional, ya que la luz tiende a enfocarse como por una lente convergente (una lupa).
De esta manera, cuando las estrellas de una galaxia pasan detrás de un agujero negro (o éste pasa delante de ellas) se debe observar una esporádica variación en su imagen o brillo, como si pasáramos una lupa rápidamente por un objeto luminoso puntual.
De hecho, así se detectó a la estrella individual más lejana (MACS J1149 LS1, la estrella más lejana observada individualmente || Pablo Della Paolera).
Esta estrella pasó detrás de una lente gravitacional, en este caso ejercida por una galaxia, y se vio magnificada por el “efecto lupa” que hizo que se desvíe hacia nosotros una mayor cantidad de su luz.

Se piensa que en el espacio interestelar, o sea dentro de una galaxia, hay agujeros negros primordiales. Éstos se habría formado en los albores del Universo, cuando aún había regiones de alta densidad. Estos objetos tendrían masas desde fracciones de miligramos a miles de masas solares. ¿Pueden este tipo de agujeros negros ejercer la atracción adjudicada a la materia obscura? O sea; ¿esta materia está dada por agujeros negros primordiales?

La galaxia de Andrómeda es la espiral más cercana que tenemos. Aprovechando su cercanía, fue observada pensando que, si la materia obscura que hay en ella está dada por una gran cantidad de agujeros negros primordiales vagando por ella, se debería observar ocasionales magnificaciones de estrellas por microlentes gravitacionales, lo que se evidenciaría como aleatorios y breves aumentos de luminosidades estelares.
Se detecto un sólo caso (el equivalente al 0,1% de lo esperado), lo que es muy poco relevante como para adjudicarles por completo a los agujeros negros el efecto de materia obscura (hay que ver qué origina el 99,99% restante de este efecto).

Referencia:

  • What is Stephen Hawking’s theory of Dark Matter and why it is ruled out?

Fuente:

  • Microlensing constraints on primordial black holes with Subaru/HSC Andromeda observations, Hiroko Niikura et al.

pdp.

Posible agujero negro de masa intermedia en Sagitario.

Los agujeros negros son regiones de tan alta gravedad que ni la luz puede escapar de ellas.
En su centro, hay un objeto masivo colapsado como generador de ese tremendo campo gravitatorio.
Los hay de tipo estelar, con una masa cientos de veces la masa del Sol; y supermasivos, de millones de veces la masa de nuestra Estrella.
Entre los cientos y los millones se ubican los de miles de veces la masa del Sol; esos son los elusivos y poco descubiertos agujeros negros de masa intermedia.
Se piensa que en el centro de los cúmulos globulares (agrupación de estrellas en forma de globo) hay un agujero negro de este tipo.

Los agujeros negros emiten desde sus vecindades, de donde aún puede escapar la energía. Cuando están rodeados de materia, ésta se arremolina mientras cae en el agujero negro. En ese proceso se recalienta por autofricción y emite energía, además de alimentar unos chorros bipolares de materia y energía.
Si el agujero negro no está rodeado de materia, entonces nada tiene para que exista radiación desde sus cercanías y se mantiene inactivo y “silencioso”.
Pero otras veces, la misma materia que lo rodea impide que la radiación producida cerca de él llegue a ser observada; incluso, pueden disimularse los chorros bipolares dependiendo de la intensidad de la energía irradiada.

A unos 25 mil años luz de casa, en la dirección del centro galáctico, en la constelación de Sagitario, se observó una nube de gas con movimiento circular, como de remolino.
Esto es típico de nubes de gas sintiendo la gravedad de un objeto masivo.
Las observaciones del movimiento de esta nube, son consistentes con movimientos orbitales (Keplerianos) en torno a una masa de unas 30 mil veces la del Sol.

Ilustración crédito de NOAJ

No se detectó observacionalmente la presencia de esa masa, la que estaría contenida en una región menor a nuestro Sistema Solar.
La falta de observación y las características de ese objeto, hacen suponer que se trata de un agujero negro de masa intermedia. Por su cercanía al centro galáctico, podría terminar siendo asimilado por el supermasivo que hay en el centro de la Vía Láctea.

 

Referencia:

Fuente:

pdp.