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¿La materia obscura se muestra en rayos X (3,5 KeV)?

La materia obscura conforma casi el 85% de la materia del Universo.
Se encarga de mantener unidas a las grandes estructuras galácticas, no se la observa, sólo interacciona gravitacionalmente con la materia ordinaria.
Mucho se dijo de ella, hasta se llegó a pensar que se trataba de nubes de Hidrógeno frías, lejanas y por lo tanto de difícil detección (pdp, 29/abr./2013, ¿La materia obscura son Nubes de Dihidrógeno?, https://paolera.wordpress.com/2013/04/29/la-materia-obscura-son-nubes-de-dihidrogeno-h2/), pdp, 19/abr./2017, ¿Se está mostrando la materia obscura?, https://paolera.wordpress.com/2017/04/19/se-esta-mostrando-la-materia-obscura/).

Quizá se observe pero en algún rincón del espectro electromagnético.
En el centro del cúmulo de galaxias de Perseo, se detectó una emisión en rayos X antes no conocida.

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Imagen de la región central del cúmulo de Perseo. Composición de observciones de radio y visuales (en rojo) y en rayos X (en azul) créditos de X-ray: NASA/CXO/Oxford University/J. Conlon et al. Radio: NRAO/AUI/NSF/Univ. of Montreal/Gendron-Marsolais et al. Optical: NASA/ESA/IoA/A. Fabian et al.; DSS

Esta emisión particular (de 3,5 KeV) también fue detectada en regiones centrales de otros cúmulos de galaxias y no responde a modelos conocidos.
Se conjetura que la materia obscura abundante en esas regiones está absorbiendo y emitiendo energía en esa frecuencia de rayos X.

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Ilustración de escenario propuesto – crédito: NASA/CXC/M. Weiss

De confirmarse, estaríamos detectando esa elusiva materia.

Video: A Quick Look at the Perseus Cluster.

Publicado el 19 dic. 2017.

Las observaciones deben continuar.

Referencia:

Fuente:

pdp.

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La naturaleza de J0045+41.

La galaxia de Andrómeda (M31) es una estructura galáctica similar a la Vía Láctea a unos 2,5 millones de años luz (AL) de Casa.
Hace un tiempo, en una dirección cercana a M31, se detectó una fuente de rayos X, de la que se encontró una contraparte visual. Se pensó que pertenecía a Andrómeda. Catalogada como J0045+41, este tipo de fuentes suelen estar dadas por dos objetos donde uno toma masa del otro. Esa masa cae arremolinámdose y autofriccionando, lo que provoca que se recaliente y emita rayos X. De esta manera de pensó en una apretada binaria en vecina M31.

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Imagen de J0045+41 publicada en el trabajo de Trevor Dorn-Wallenstein et al.

Estudios posteriores, demostraron que al menos uno de esos objetos era un agujero negro (AN), el cual estaba tomando materia de sus vecindades proveniente de su objeto compañero.
Las variaciones detectadas, permitieron mejorar el modelo.
Todo indica que se trata de un sistema binario de ANs supermasivos. Como estos sistemas nacen de la fusión de dos galaxias, este sistema debe estar más allá de Andrómeda. La distancia a este sistema binario de ANs es unas mil veces superior a nuestra vecina, y tendrían una separación estrecha, no mayor a una centésima de AL. Para tener un aidea, la estrella más cercana al Sol (Próxima Cen) está a 4 AL; la nube de Oort, en los confines de nuestro Sistema Solar, está a casi 2 AL aproximadamente.

Este sistema tan apretado de ANs supermnasivos terminará colapsando en un sólo objeto con la consabida generación de ondas gravitatorias.
El tiempo que pasará hasta entonces, puede ir desde siglos a miles de siglos dependiendo de las masas involucradas, las que aún no se tienen.

Referencia:

Fuente:

pdp.

Procesos potenciadores de los púlsares.

Los púlsares son estrellas de neutrones que se caracterizan por mostrarse como “faros” en el Espacio (https://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%Balsar).
Resultan del colapso del núcleo de una estrella masiva luego de explotar como supernova, quedando con tamaños como el de una luna o pequeño planeta. En ese colapso, las partículas se unen formando neutrones y la estrella aumenta su rotación a miles de vueltas por segundo; como el patinador que junta los brazos para girar más rápido (conservación del momento angular). Tienen un fuerte campo magnético, producto de semejante rotación y suele estar muy desalineado respecto del eje de rotación. Si el colapso continúa, puede terminar como agujero negro.

Los púlsares pueden estar potenciados por dos procesos.

En su rápida rotación, las líneas de campo afectan (modulan) las partículas del material que aún rodea a la estrella de neutrones. Eso produce que las partículas afectadas por una fuerza que las sacude emitan energía. Ahí se tiene el efecto de faro detectable en pulsos de energía.

File:Pulsar schematic.svg

Ilustración de púlsar potenciado por rotación publicada en Wikipedia.

En este caso, los pulsos son detectables en radio-ondas y como esa energía proviene de la rotación, el púlsar va frenando su rotación. Éstos son los que están potenciados por rotación.

Otros tienen la compañía de una estrella que les dona materia.
Esa materia es canalizada por el campo magnético de la estrella de neutrones y entra por regiones cercanas a los polos del eje de rotación.
Allí se forman zonas “calientes” que emiten energía en rayos X.

x-raypulsar1.jpg

Ilustración de púlsar potenciado por acreción publicada en Cosmos

Con la rotación, esas zonas se comportan como fuentes localizadas que al pasar por la dirección de la visual, producen ese efecto de faro.

En este caso, el púlsar está potenciado por acreción de materia.

Referencia:

Fuente:

pdp.

 

¿Puede estar inactivo un nucleo galáctico activo?

Los agujeros negros (ANs) son muy activos en Rayos X y en energías de alta frecuencia en general.
Esa energía se genera en sus vecindades, donde la luz (fotones) aún puede escapar.
A medida que la materia se arremolina cayendo en el AN, fricciona con ella misma a medida que el remolino se hace más apretado cerca del AN.

En esa parte de la acreción, la autofricción genera altas temperaturas, y la materia así recalentada comienza a emitir. La radiación es en todo el espectro, pero la máxima se da en las altas frecuencias, por ejemplo: en Rayos X y ultra violeta (UV). Así es como los objetos brillantes y activos en Rayos X son candidatos a ser AN.

Los núcleos galácticos activos (NGAs), están en el centro de las estructuras en bulbo de las grandes galaxias que han agotado casi todo el gas en formación de estrellas.
En ellos, reinan AN centrales supermasivos. Así es como se espera hallar gran emisión de energía desde los NAGs (además de los clásicos chorros de materia), en su mayoría generada por el AN central que guardan; de ahí el calificativo de “activos”

Reconstrucción de un cuásar

Ilustración de un NGA publicada en ElPais.com

Sucede que se han observado NGAs luminosos, pero con baja producción de Rayos X y energía en UV. Luego: ¿puede ser que los ANs dentro de los NGAs irradien poco (o nada) en energías de altas frecuencias?.
Veamos.
Considerando cómo se genera la energía alrededor de un AN, se puede decir que:

1. El AN central no tiene una activa acreción que genere energía en altas frecuencias.

2. La emisión esperada es producida, pero hay material en la dirección de la visual que la absorve.

3. Por algún motivo el disco de acreción no genera la emisión esperada.

4. Los objetos observados no son NGAs.
En este último caso, la luminosidad observada podría provenir de una extrema actividad estelar. De ser así, habrá que saber distinguir estas regiones brillantes de NGAs.

Fuente:

pdp.

Plutón en rayos X (Chandra).

El viento solar, es un flujo de partículas cargadas que parte del Sol e impacta en los planetas.
En el caso del nuestro, esas partículas se desvían por al campo magnético hacia cerca de los polos, interactúan con la atmósfera y se generan las auroras. De no ser así, la vida en Casa sería muy difícil.
Pero esas partículas hacen algo más.
Al interactuar con las atmósferas planetarias, se generan rayos X y alguno átomos se animan de velocidad y escapan al espacio. O sea que el viento solar arranca atmósfera de los planetas. Tanto más, cuanto más cerca estén y menos masa tenga el planeta.
Esto se acentúa con los breves aumentos del viento solar durante las “tormentas solares”.

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Plutón en rayos X (Chandra) – C. M. Lisse et al.

En los confines del Sistema Solar, Plutón da en qué pensar.
De su tenue atmósfera, no se detecta grandes pérdidas de gases al espacio por la acción del viento solar. Al parecer, ésta es más compacta que lo pensado.
A esa distancia, los aumentos del viento solar no llegan. Allí, el viento es… “tranquilo y agradable”.
No obstante, observacioines hechas con Chandra, se detectan bastantes rayos X, más de los esperados.
Al parecer, Plutón y Caronte se abren paso en el estable viento solar que les llega. Eso hace que se generen perturbaciones en su entorno, como las olas o “bigotes” que deja un abarco en el agua mientras se desplaza.
Eso generaría los rayos X locales que se detectan en sus vecindades, por más suave que sea el flujo de partículas del Sol por aquellos lugares.

Referencias:

Funete:

Posible origen de dos fuentes de Radio/Rayos X

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Imagen publicada en el trabajo de F. García et al.

Se observó dos fuentes de rayos X espacialmente relacionadas (hay una configuración espacial entre ellas) y no precisamente identificadas. También se las observó en radio-ondas [1] con la finalidad de averiguar si existían evidencias de que estén relacionadas físicamente. Así es como se encontró una fuente puntual alineada con una emisión alargada y difusa.
Según los datos obtenidos, hay tres escenarios posibles.

1. Puede tratarse de un objeto galáctico. Un púlsar con una nebulosa asociada donde lo observado corresponde a la interacción de la emisión del púlsar y esa nebulosa que lo rodea. En ese caso, el objeto no estaría a menos de 6 mil años luz [2].

2. Puede ser un objeto extragaláctico. El objeto puntual puede ser el núcleo activo de una radio-galaxia (galaxia activa en radio) y la emisión difusa alineada con la fuente puntual es la proveniente de uno de sus lóbulos (el que apunta casi hacia nosotros). En este caso, el otro lóbulo estaría apuntando e irradiando en la dirección opuesta por lo que no observamos sus emisiones.

3. Puede tratare de una alineación casual entre dos fuentes no relacionadas. Por un lado, el núcleo activo de una galaxia (primer caso), y por otro, una burbuja galáctica con gas caliente que emite en rayos X (como la burbuja local [3] pero en otro lugar de la galaxia).

Referencias:

  1. http://www.windows2universe.org/physical_science/magnetism/em_radio_waves.html&lang=sp
  2. https://es.wikipedia.org/wiki/A%C3%B1o_luz
  3. https://es.wikipedia.org/wiki/Burbuja_Local

Fuente:

pdp.

La fuente ultracompacta XB 1916-053 es un sistema triple.

Las fuentes ultracompactas de rayos X [1], son estrellas binarias donde una estrella (degenerada) le dona materia a su compañera, generalmente una estrella de neutrones [2]. La donación puede ser conservativa, cuando la receptora recibe todo lo que se le envía; o no conservativa, que es cuando sólo le llega una fracción de la materia enviada.

La fuente ultracompacta de rayos X XB 1916-053 [3], tiene un período orbital de unos 50 minutos. Con el tiempo se detectaron variaciones que son atribuibles a un tercer objeto en torno a la binaria.
Si la transferencia de masa se da en un escenario conservativo, el tercer cuerpo tendría una masa entre 0,1 y 0,14 masas solares y orbitaria a la binaria en unos 50 años con una trrayectoria elíptica (con excentricidad aproximada a 0,3).
Pero en un escenario no conservativo, la fracción de masa donada que cae en la estrella de neutrones sería de 0,8; lo que implica una masa mayor a 2 masas solares para la receptora y 0,028 para la donante. En este caso el período orbital del tercer cuerpo sería de 26 años y su masa de 0,055 veces la masa del Sol.
Así, XB 1916-053 es definitivamente un sistema triple.

Referencias:

  1. https://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_X
  2. https://es.wikipedia.org/wiki/Estrella_de_neutrones
  3. http://cdsbib.u-strasbg.fr/cgi-bin/bibobj?2015A&A…582A..32I&XB+1916-053

Fuente:

pdp