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Formación estelar y estrellas foráneas en la Vía Láctea.

Las galaxias son las mayores estructuras de estrellas.
Muchas estrellas nacieron en las galaxias donde habitan y otras provienen de otras galaxias.

Ilustración de la estructura de la Vía Láctea – Crédito: NASA/JPL-Caltech /ESO R. Hurt

Nuestra galaxia tiene una formación estelar de 1 a 3 estrellas al año. Eso es algo que en realidad no se puede tomar como un proceso regular, ya que la formación estelar tiene épocas donde es mayor y épocas donde es menor. De hecho, en la actualidad, nuestra Galaxia estaría pasando por en un bajón de producción de estrellas (pdp, Nuestra Galaxia está apagando sus luces, https://paolera.wordpress.com/2016/04/14/nustra-galaxia-esta-apagando-sus-luces/).

Hace unos 3 000 millones de años, hubo una gran producción de estrellas en la Vía Láctea. Se estima que en ella, nacieron más de la mitad de las estrellas del disco de la Vía Láctea.
Sucede que nuestra Galaxia, como toda gran espiral, creció asimilando a otras menores. En ese proceso, es asimilada la materia existente en ellas, la que pasa a aumentar las reservas de la Nuestra. Ésto, junto con las perturbaciones que se producen en la Vía Láctea debido al encuentro, colabora con la formación de estrellas.

Pero en una asimilación, no sólo es asimilada la materia de la otra galaxia; también lo son sus estrellas.
Las estrellas nacen de complejos nebulares de gas. Estudiando la composición de ellas, se puede inferir la riqueza de elementos presentes en la nube progenitora.
En la constelación de la Osa Mayor, se detectó una estrella donde su composición está más de acuerdo con la química del material de galaxias enanas que con la del material de la Vía Láctea. Luego, esta estrella sería una “foránea”; una estrella de una galaxia enana que quedó alojada en la Vía Láctea luego que la enana fuera asimilada. Más aún; el bulbo central de nuestra Galaxia habría sido enriquecido con estrellas, incluso de las más viejas en el Universo, luego de asimilar una enana de estructura alargada.

En el futuro, a unos 5 000 millones de años, la Vía Láctea se fusionará con la de Andrómeda (pdp, La futura colisión entre la Vía Láctea y Andrómeda, https://paolera.wordpress.com/2012/05/31/la-futura-colisin-entre-la-va-lctea-y-andrmeda/). Pero antes, dentro de unos 2 500 millones de años, asimilaremos la Gran Nube de Magallanes.

Referencias:

Fuentes:

pdp.

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La evolución del Sol (y estrellas de tipo Solar).

Nuestro Sol no es eterno.
Sabemos cómo fue su origen y cómo será su fin, el cual aún está muy distante en el tiempo.

El Sol es una estrella de segunda generación. Se formó del material que dejó una estrella masiva que murió en una explosión de supernova, como toda estrella de gran masa.
Estas estrellas, son las que sintetizan en su interior los elementos que luego retornan al espacio enriqueciéndolo con material interestelar variado. De ese material nació el Sol hace unos 4500 millones de años aproximadamente. A nuestra estrella, aún le queda unos 5000 millones de años más de vida aproximadamente, por lo que podemos decir que está en la mitad de su existencia. Luego, las estrellas de tipo Solar suelen vivir unos 10 mil millones de años aproximadamente, dependiendo de su masa. Si son muy masivas, ya no son de tipo Solar.

Como en toda estrella, su nacimiento se dio en un complejo molecular. Él y sus hermanas comenzaron a formarse a través del colapso de gas a baja temperatura. Llegó un momento en que la presión de en el centro desató los procesos termonucleares que la hacen irradiar energía; comienza a brillar por un proceso que se conoce como reacción protón-protón. Este proceso involucra a estas partículas, las que son tan abundantes en el interior del Sol, que el encuentro entre ellos se vuelve algo permanente.

Así llegó a brillar hasta Hoy, convirtiendo Hidrógeno en Helio. Esta radiación, genera una presión hacia afuera, que compensa la gravedad que tiende al colapsarlo. Está en equilibrio termodinámico.

La evolución de estrellas de tipo Solar. La flecha azul (Now) señala el estado actual del Sol. Con el tiempo será una gigante roja (Red Giant). La escala de tiempo está en miles de millones de años – Crédito: OLIVERBEATSON OF WIKIMEDIA COMMONS / PUBLIC DOMAIN.

Pero con el tiempo, ese Hidrógeno se acabará y el Sol comenzará su evolución hacia el fin de sus días. En ese proceso, la radiación irá en disminución y el Sol comenzará a colapsar, vencido por su propia gravedad. En ese colapso, aumenta la presión y temperatura en su interior y se detona el Helio allí depositado como resto de haber “quemado” el Hidrógeno. Se produce así lo que se conoce como Flash de Helio.
En ese proceso, el Sol revive en actividad, la energía así producida ahora logra quemar el Hidrógeno remanente en las capas exteriores. Mientras esto sucede, el Sol convierte Helio en Carbono (y otros elementos pesados) que se deposita en su núcleo y se va expandiendo por la colosal presión de radiación que genera este proceso. Así, su tamaño crece y su temperatura superficial se reparte en una esfera cada vez mayor. Eso hace que la temperatura por unidad de superficie disminuya y por eso se enrojece, como todo cuerpo que se enfría. Se convierte así en una gigante roja. Como el brillo de una estrella de depende también de su radio (tamaño), se vuelve más brillante porque ahora hay más superficie por donde puede salir la radiación.
Es ahora una brillante gigante roja, cuyo tamaño fácilmente aumentó unas 100 veces y llegó hasta la órbita de Marte.
Si; la Tierra quedó engullida por el Sol. Pero antes, resultó frita por el aumento de radiación.

Ilustración de la Tierra frente al Sol en su evolución como gigante roja. – Crédito: WIKIMEDIA COMMONS/FSGREGS

En esta etapa de su vida, el Sol ocasionalmente “tose” materia con sus correspondientes pulsaciones. Mientras… se va agotando el Helio.
Cuando el Helio merma, comienza a disminuir la radiación y vuelve el colapso, el que no se da en todas partes al mismo tiempo.
Las regiones interiores del Sol comienzan a colapsar, comenzando por las más cercanas al centro, para que las sigan las más alejadas. Es un proceso en el que, las partes exteriores empujadas por la breves expulsiones de materia, se van alejando de las interiores que van colapsando.
Así queda una estrella enana blanca, rica en Carbono, brillando por contracción gravitatoria, la que genera calor para ir quemando lo que pueda quedarle de Hidrógeno y Helio. Si las estrella fuese más masiva, podría detonar el Carbono.
En el espacio exterior, rodeando la estrella, dejó una cáscara de materia conocida como Nebulosa Planetaria. Éstas reciben ese nombre porque en general son esféricas como planetas.

Nebulosa planetaria NGC 6369 – Crédito: NASA AND THE HUBBLE HERITAGE TEAM (STSCI/AURA)

Con el correr del tiempo, las enanas blancas terminarán de quemar por contracción todo lo que les pueda quedar para consumir por ese proceso y permanecerán como enanas negras u obscuras, donde los elementos pesados de su interior no pueden ser detonados por la presión y temperatura que hay dentro de ellas.

Referencia:

pdp.

NGC 6946, la galaxia de los fuegos artificiales.

En las galaxias se dan colosales explosiones por la muerte de estrellas masivas; son los eventos de supernovas (SNs).
Su nombre proviene de las novas o estrellas nuevas, que eran explosiones estelares que hacían pensar que se trataba de nuevas estrellas haciéndose visibles a simple vista.
Los diferentes tipos de SNs corresponden a los diferentes tipos de estrellas masivas, y eso está relacionado con la población estelar de la galaxia, lo que a su vez está relacionado con el tipo de galaxia (Clasificación de Supernovas por el tipo de Galaxia Hospedante || Pablo Della Paolera).

La galaxia NGC 6946 se encuentra a unos 22 millones de años luz de Casa entre las constelaciones del Cisne y Cefeo.
Se trata de una espiral que está orientada de tal forma que nos da la “cara”. En ella se han detectado unas 10 SNs desde 1917 a 2017.

Imagen superposición de diferentes observaciones de NGC 6946 – Se señalan los eventos de10 SNs registrados en ella – Crédito: WIYN telescope at Kitt Peak Observatory.

Si observamos los años, notaremos que se han dado SNs a razón aproximada de una cada 10 años.
Algunas se dieron luego de casi 20 años, pero también se dieron cada 1 o 2 años. En general, se trata de una interesante seguidilla de ese tipo de eventos.
En estudios recientes (publicados en abril del 2019) se han detectado muchos remanentes de SNs.

Mapeo de remanentes de SNs en NGC 6946 observados en diferentes longitudes de onda – Crédito: Long et al. 2019.

Esto justifica el mote retórico de galaxia de fuegos artificiales (firework galaxy).
La gran cantidad de este tipo de eventos implica la gran cantidad de estrellas masivas, lo que está relacionado con una gran producción de estrellas.

Referencia:

  • Featured Image: Hunting for Past Fireworks.
    By Susanna Kohleron

Fuente:

  • A New, Larger Sample of Supernova Remnants in NGC 6946Knox S. Long et al.

pdp.

Detección del Hidruro de Helio.

Luego del Big-Bang, el Universo entró en la etapa de la recombinación.
Las partículas atómicas cargadas (iones) comenzaron a combinarse en átomos; de los más simples como el Hidrógeno (H) y Helio (He) a los más complejos.
Luego estos átomos se enlazaron en moléculas, de las más simples a las más complejas. Primero fue la de di-hidrógeno (H2) y luego las de especies como el Hidruro de Helio (HeH+).

La molécula de H2 ha sido detectada, pero la de HeH+ se ha mantenido elusiva. Esta molécula, irradia en el infrarrojo, radiación que no llega a la superficie del Planeta porque resulta filtrada por la atmósfera. Así sería detectada sólo en el espacio exterior o a gran altura del suelo.
Un lugar para buscarla, es en las nebulosas planetarias o remanentes de supernova. Son regiones donde hay material ionizado (formado por partículas atómicas) expulsado por estrellas, donde ese material se expande, se enfría y las partículas se recombinan en átomos y luego en moléculas. Es el escenario más parecido al Big – Bang.

La nebulosa planetaria NGC 7027, en la constelación del Cisne a unos 3000 años luz de Casa, fue observada por SOFIA, un observatorio infrarrojo montado en un avión.

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Imagen de NGC 7027 crédito de NGC 7027 (Hubble/NASA/ESA/Judy Schmidt)

En observaciones de esa nebulosa planetaria realizadas por SOFIA, se pudo detectar la existencia de la molécula de HeH+ en esa nebulosa.
Luego, si bien esa molécula se habría formado en esa región del espacio, queda demostrado no sólo su existencia, sino la veracidad del modelo que asegura la formación de especies químicas de las más simples a las más complejas en entornos de materia en expansión como fue el del Big – Bang.

Referencia:

  • The First Molecular Bond in The Universe Has Finally Been Detected in Space || PETER DOCKRILL.

Fuente:

  • Astrophysical detection of the helium hydride ion HeH+ || Rolf, Güsten et al.

pdp.

SN 2014ft, ¿el nacimiento de un sistema binario de estrellas de neutrones?

¿Nació un objeto exótico a unos 900 millones de años luz de Nosotros?
Uno de los objetos exóticos son los sistemas dobles de estrellas de neutrones, esas estrellas tan comprimidas que sus partículas de unieron en neutrones. Para eso, una estrella tuvo que estallar como una supernova, o sea que se trata de la muerte de una estrella masiva; en este caso de dos.

Cuando una estrella masiva estalla como supernova, la energía que libera bruscamente excita la envoltura exterior de la estrella, lo que colabora con un aumento de brillo que supera el de toda la galaxia donde habita.

En las vecindades de la espiral IV Zw 155, se observó un evento de supernova muy particular.

Three images (from different telescopes) of the galaxy and SN 2014ft: Before (left), during (middle), and after (right) Credit: SDSS/Caltech/Keck/De et al.

Imagen con diferentes telescopios de la supernova en IV Zw 155 – Crédito: SDSS/Caltech/Keck/De et al.

Se observó una pobre explosión de supernova que disminuyó rápidamente de brillo, en casi un día, mientras que las clásicas brillan por varios días, semanas y hasta meses. Luego mostró otra humilde fulguración de unos días para apagarse definitivamente. Catalogada como SN 2014ft, no mostró el comportamiento de una supernova clásica.

Veamos el escenario probable.
Sean dos estrellas masivas en un sistema binario (dos estrellas orbitándose mutuamente, girando en torno a un centro común o baricentro). Una de ellas, la estrella A, evoluciona y le entrega materia a su vecina la estrella B. Ésta es masiva y activa, por lo que asimila y quema esa materia donada; mientras, A consume el Hidrógeno y Helio que la mantiene. Así, A colapsa y estalla como supernova (posiblemente de tipo Ib o Ic). Su núcleo expuesto y colapsado termina como una estrella de neutrones girando en torno a su compañera, la estrella B.
Debido a ésto, el baricentro se “corre” hacia la masiva estrella B, la que aún en evolución pasa a la fase de gigante roja. En ese tiempo, le entrega masa a A, ahora una estrella de neutrones, la que colapsada no puede quemar la donación. Así B crece un abarca a A. Ahora A y B se orbitan con A dentro de B (el baricentro cae dentro de B). De esta manera, A agita el interior de B y logra separar una capa de materia que queda como una envoltura separada del sistema.
Finalmente B estalla como supernova, pero de una manera humilde porque la energía liberada no tiene muchas capas exteriores que excitar. Se produjo la primer fulguración breve y pobre observada.
La energía liberada viaja y se encuentra con la envoltura gaseosa separada del sistema; la excita y se produce la segunda fulguración pobre observada.
La estrella B termina como otra estrella de neutrones.
El resultado final de este proceso es del nacimiento de un sistema binario de estrellas de neutrones.
Luego, en la observación del evento SN 2014ft, posiblemente fuimos testigos del nacimiento de ese exótico sistema.

De ser así, y si ambos objetos quedaron muy cercanos, con el tiempo precipiten mutuamente y colisionen generando un colosal objeto final, posiblemente un agujero negro, en medio de gran liberación de energía y de ondas gravitacionales como las detectadas de eventos similares.

Referencia:

  • FOR THE FIRST TIME, ASTRONOMERS SEE THE BIRTH OF A NEUTRON STAR BINARY SYSTEM || P. Plait.

Fuente:

  • A hot and fast ultra-stripped supernova that likely formed a compact neutron star binary || K. De et al.

pdp.

Primera imagen de agujero negro – El supermasivo de M87 en Virgo.

Un agujero negro, es una región del espacio donde la gravedad no deja escapar ni la luz.
La capacidad de un objeto de escapar de la gravedad de otro, radica en la velocidad de escape. Es la mínima velocidad necesaria para escapar de la gravedad del cuerpo dominante, la que es es función de dicha masa.
La máxima velocidad concebible, es la de la luz en el vacío, y de los agujeros negros no escapa ni la luz, luego, nada escapa de ellos. La única posibilidad es estar cerca, pero no dentro de su límites, y moviéndonos con la suficiente velocidad.

Dentro del agujero negro hay una gran masa comprimida donde sus partículas atómicas formaron neutrones, se la conoce como estrella de Planck (en honor al físico). Lo curioso es que la estrella de Plank puede ser menor al agujero negro que genera y no lo notaremos porque no podemos ver dentro de esa región.

En el centro de toda galaxia hay un agujero negro supermasivo.
Están rodeados de un disco de materia que cae en él en forma de remolino. Así, autofricciona, se calienta y emite radiación que puede escapar porque nace fuera de sus límites u horizonte de sucesos. Todo esto, potencia chorros de materia y energía bipolares (Primera aproximación a los chorros de materia relacionados con los discos de acreción | Pablo Della Paolera).

Si deseamos “ver” un agujero negro, preparémosnos para no verlo; sólo veremos su sombra.
Enlazando varios radio-telescopios ubicados en diferentes observatorios del Planeta, se logró hacerlos funcionar como uno solo, y por lo tanto con gran resolución, ya que ésta depende de diámetro de instrumento.

Observando con este arreglo de instrumentos a la galaxia elíptica M87 en el cúmulo de Virgo, a unos 55 millones de años luz de Casa, se logró tener imagen de su agujero negro supermasivo de unos 6500 millones de masas Solares.

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

El objeto obscuro en el centro, es la sombra o región obscura dada por el agujero negro.
Está rodeado de la energía que emite el material arremolinado en su entorno y que cae en él.
Además de que este disco tiene una cierta inclinación, se aprecia energía que viene de detrás del agujero negro.
La luz que proviene de “las espaldas” del objeto no se puede ver, pero la que proviene de esa zona y pasa cerca del agüero negro, casi hacia nosotros, es desviada como “enfocada” en nuestra dirección por la acción gravitacional del agujero negro. Así es como lo vemos rodeado de luz que proviene de detrás de él; toda energía que lo rodea sin caer en sus dominios.

Video: In the Shadow of a Black Hole. 

European Southern Observatory (ESO)

Publicado el 10 abr. 2019

Referencias:

  • eso1907 — Science Release, Astronomers Capture First Image of a Black Hole.

  • The Astrophysical Journal Letters, The Astrophysical Journal Letters: “Focus on the First Event Horizon Telescope Results”, Shep Doeleman (EHT Director) on behalf of the EHT Collaboration.

Fuentes:

  • First M87 Event Horizon Telescope Results. IV. Imaging the Central Supermassive Black Hole, The Event Horizon Telescope Collaboration.

  • First M87 Event Horizon Telescope Results. VI. The Shadow and Mass of the Central Black Hole, The Event Horizon Telescope Collaboration

pdp.

PSR J0002+6216, un púlsar hiperveloz.

Artículo actualizado el 7/may./2019 a las 16:20 Hora Oficial Argentina (HOA = GMT -3).
En la Galaxia hay estrellas de alta velocidad aceleradas gravitacionalmente.
Pero también hay púlsares moviéndose a mayor velocidad que la acostumbrada para objetos de ese tipo.
Recordemos que un púlsar es un objeto súper compacto conocido como estrella de neutrones (sus electrones y protones se unieron en neutrones), resto evolutivo de una estrella masiva muerta en una explosión de supernova (SN). Recibe su nombre debido a los pulsos de energía que emite en determinadas direcciones a medida que rota rápidamente; algo así como un faro.

Algunas explosiones de SNs son asimétricas generando remanentes de “con orejas” (Las orejas de los remanentes de súper novas | Pablo Della Paolera).

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Imagen del remanente S147 publicada en el trabajo de Aldana Grichener & Noam Soker. Puede apreciarse el pulsar descentrado y las orejas (ears) Este y Oeste.

En algunos casos, la asimetría de la explosión puede llegar a que el objeto resultante de la explosión adquiera un impulso que lo desplaza del centro del remanente como es el caso del catalogado como N49.

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Imagen de N49 donde se señala con una flecha la posición del objeto progenitor del remanente desplazado del centro (Imagen de X-ray: NASA/CXC/Penn State/S.Park et al.; Optical: NASA/STScI/UIUC/Y.H.Chu & R.Williams et al.)

El púlsar PSR J0002+6216 se mueve a la sorprendente velocidad de casi 1000 Kms/seg. mientras que por lo general suelen tener velocidades alrededor de los 200 Kms/seg.

Crédito: Composite by Jayanne English, University of Manitoba; F. Schinzel et al.; NRAO/AUI/NSF; DRAO/Canadian Galactic Plane Survey; and NASA/IRAS.

Muestra una estela de materia que apunta al remanente del que ya se encuentra a 35 años luz (AL) de distancia. La explosión se habría dado hace unos 10 mil años, y 5 mil años luego del estallido, el púlsar habría llegado el borde del remanente.

Video: Cannonball Pulsar speeds through space.

Science First

Publicado el 20 mar. 2019.

A unos 6500 AL de nosotros, este objeto tiene la velocidad necesaria para escapar de la Vía Láctea.

Referencia:


  • Astronomers Find “Cannonball Pulsar” Speeding Through Space.
    Media Contact: Dave Finley, Public Information Officer (575) 835-7302
    dfinley@nrao.edu

     

Fuente:

pdp