NASA/ ESA/ K. France (UC, Boulder) & P. Challis & R. Kirshner (CfA)

Un equipo internacional de astrónomos usando el telescopio espacial Hubble reporta un considerable aumento de brillo en las emisiones de la Supernova 1987A. Los resultados, que aparecen en la edición de esta semana de la revista Science, son consistentes con las predicciones teóricas sobre cómo las supernovas interactúan con su entorno galáctico inmediato.

El equipo observó el remanente de supernova en la luz óptica, ultravioleta e infrarroja cercana. Ellos estudiaron la interacción entre el material eyectado por la explosión estelar y un anillo de gas brillante de 10 billones de kilómetros de diámetro que rodea al remanente de supernova. El anillo de gas fue probablemente liberado unos 20.000 años antes de la explosión de supernova. Las ondas de choque debidas al impacto de las eyecciones con el anillo han aumentado el brillo de los 30 a 40 “puntos calientes” semejantes a perlas del anillo. Estas manchas probablemente crecerán y se fusionarán en los próximos años para formar un círculo continuo que brille intensamente.

“Estamos viendo el efecto que una supernova puede ejercer en la galaxia que la rodea, inclusive cómo la energía depositada por estas explosiones estelares cambian la dinámica y la química del medioambiente”, dijo Kevin France investigador asociado del Centro de Astrofísica y Astronomía Espacial de la Universidad de Colorado, en Boulder . “Podemos usar estos nuevos datos para comprender cómo los procesos de supernova regulan la evolución de las galaxias”.

Descubierta en 1987, la Supernova 1987A es la explosión estelar más cercana a la Tierra que fuese detectada desde 1604 y reside en la  Nube Mayor de Magallanes, una galaxia enana cercana a nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.

Más información en:

http://hubblesite.org/

ESA/ PACS/ SPIRE/ MESS Consortia

El observatorio espacial infrarrojo Herschel, de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha descubierto que la luz estelar ultravioleta es el ingrediente clave para hacer agua en el espacio. Es la única explicación de por qué una estrella moribunda está rodeada por una nube gigantesca de vapor de agua caliente.

Toda receta necesita un ingrediente secreto. Cuando los astrónomos descubrieron una inesperada nube de vapor de agua alrededor de la estrella vieja IRC +10216 en 2001 (también conocida como CW Leonis), inmediatamente comenzó la búsqueda de la fuente. Las estrellas como IRC +10216 se conocen como estrellas de carbono y no se piensa que hagan mucha agua. Inicialmente se sospecha que el calor de la estrella debería evaporar cometas o incluso planetas enanos para producir el agua.

Ahora, los instrumentos PACS y SPIRE de Herschel han revelado que el ingrediente secreto es la luz ultravioleta, porque el agua está demasiado caliente para provenir de la destrucción de los cuerpos celestes helados.

“Éste es un buen ejemplo de cómo mejores instrumentos pueden cambiar nuestra visión completamente”, dice Leen Decin, de la Universidad Católica de Lovaina, en Bélgica, autora principal del artículo científico acerca de este trabajo. La excelente sensibilidad de los instrumentos de Herschel ha revelado que el agua alrededor de IRC +10216 varía su temperatura de -200 C a 800 C, lo que indica que se está formando mucho más cerca de la estrella de lo que los cometas pueden existir de manera estable.

IRC +10216 es una estrella gigante roja, cientos de veces el tamaño del Sol, aunque sólo un par de veces su masa. Si sustituyese al Sol en el Sistema Solar, se extendería más allá de la órbita de Marte.

Está a 500 años luz de distancia y si bien es apenas detectable en longitudes de onda visibles, incluso en los telescopios más grandes, es la estrella más brillante del cielo en algunas longitudes de onda infrarrojas. Esto se debe a que está rodeada de una gran envoltura de polvo que absorbe casi toda su radiación visible y la reemite como luz infrarroja. Es en la envoltura donde se ha encontrado el vapor de agua. Pero, ¿cómo llegó allí?

La pista vital fue encontrada por Herschel. Las observaciones ya habían revelado la estructura abultada en la envoltura de polvo alrededor de IRC +10216. La detección de agua por parte de Herschel hizo darse cuenta a los astrónomos que la luz ultravioleta de las estrellas circundantes pueden penetrar profundamente en la envoltura entre los bultos y romper las moléculas como el monóxido de carbono y monóxido de silicio, liberando átomos de oxígeno. Los átomos de oxígeno, entonces, se unen a las moléculas de hidrógeno, formando agua.

“Éste es el único mecanismo que explica toda la gama de temperaturas del agua”, dice Decin. Cuanto más cerca a la estrella se forma el agua, más caliente estará.

Decin y sus colegas planean ahora extender sus observaciones a otras estrellas de carbono. “Estamos muy esperanzados en que Herschel también encuentre las mismas situaciones en torno a esas otras estrellas”, dice ella.

En la Tierra, los compuestos de carbono y agua son los ingredientes clave para la vida. Ahora, gracias a Herschel, sabemos que ambos pueden hacerse en torno a IRC +10216, y que el ingrediente secreto para el agua es la luz ultravioleta de las estrellas circundantes.

Más información en:

http://www.esa.int/

ESA

Cluster lleva ya una década estudiando la interacción invisible entre el Sol y la Tierra. Sus estudios han desvelado los secretos de las auroras y de las tormentas solares, y nos han ayudado a comprender fenómenos fundamentales que ocurren por todo el Universo. Diez años después, todavía le quedan muchos misterios que resolver.

Las auroras, esas luces que danzan en los cielos polares, no son otra cosa que la manifestación de una invisible batalla que tiene lugar sobre nuestras cabezas. Cada día, partículas procedentes del Sol impactan a gran velocidad contra el campo magnético de nuestro planeta; la mayoría rebotan, pero algunas quedan atrapadas por el magnetismo de la Tierra y se aceleran hasta chocar con la atmósfera, creando los brillos de las auroras, los cinturones de radiación del planeta y, de vez en cuando, grandes tormentas magnéticas.

Durante esta década, Cluster ha descubierto inmensos remolinos que inyectan partículas en el campo magnético de la Tierra, grandes ‘agujeros’ en las capas más altas de la atmósfera que dan lugar a manchas oscuras en el brillo de las auroras y puntos neutros que aparecen cuando el campo magnético de la Tierra se prepara para cambiar su estructura.

“Cluster nos ha mostrado con gran nivel de detalle un mundo que, hasta entonces, nos resultaba completamente desconocido”, comenta Philippe Escoubet, responsable de la Misión Cluster para la ESA. Además del estudio de las auroras, Cluster presenta un importante aspecto práctico: monitorea el entorno en el que trabajan los satélites de navegación y de telecomunicaciones. Las partículas procedentes del Sol pueden dañar los equipos electrónicos de los satélites, con frecuencia dejándolos totalmente inoperantes. La caracterización de estos fenómenos permitirá diseñar satélites más robustos.

Científicos de todo el mundo trabajan con los datos generados por Cluster. Cada poco, un equipo de científicos presenta en algún lugar del planeta una publicación basada en los datos obtenidos por esta fascinante misión. El Archivo Activo de Cluster ya cuenta con más de 1000 usuarios de todo el mundo, lo que permite garantizar que se continuarán realizando descubrimientos científicos, incluso cuando la vida útil de la misión haya terminado.

Diez años es mucho tiempo en las duras condiciones del espacio. Los cuatro satélites de Cluster empiezan a mostrar los efectos de la edad y el equipo de operaciones se enfrenta a un reto diario para mantener la flota operativa. Quizás el mayor desafío sea garantizar la continuidad del suministro eléctrico.

Los paneles solares ya no generan tanta energía como cuando se lanzó la constelación y las baterías de abordo se están destruyendo de una forma drástica: a través de pequeñas explosiones. Estas baterías están compuestas por una mezcla no magnética de plata y cadmio para evitar causar interferencias con los instrumentos de Cluster. A medida que pasa el tiempo, estas baterías generan oxihidrógeno, un gas explosivo. Hasta hoy, siete baterías han dejado de funcionar en los cuatro satélites, dos de ellas por este tipo de explosiones. Los controladores de la misión pudieron observar la sacudida del satélite en el momento de los incidentes. De las veinte baterías embarcadas en la misión, sólo nueve continúan operativas. Sin embargo, la nueva programación de operaciones asegura que los satélites podrían continuar funcionando a pleno rendimiento a pesar de la pérdida de estos elementos.

Todavía queda mucho que estudiar. Recientemente, la distancia de Cluster a la Tierra ha sido reducida de los 19.000 km iniciales a tan sólo varios cientos de kilómetros. Esto permitirá a los cuatro satélites atravesar la región en la que se aceleran las partículas que dan lugar a las auroras. Desde ahí, los científicos podrán observar este fenómeno desde una perspectiva única.

Mientras Cluster orbita nuestro planeta, sus resultados científicos demuestran la importancia de la misión para comprender los mecanismos que gobiernan al Universo.

“Estamos haciendo astrofísica prácticamente desde casa”, comenta David Southwood, Director de Ciencia y de Exploración Robótica de la ESA, “más allá del Sistema Solar hay un enorme Universo, plagado de estrellas. El espacio entre ellas está cubierto por campos magnéticos. Muchas misiones estudian los objetos celestes – las islas en el océano del Universo – pero Cluster estudia el océano en sí”.

Si bien estaba previsto que las operaciones de Cluster continuasen hasta el año 2012, un equipo de expertos ya está estudiando la posibilidad de extenderlas hasta 2014.

Más información en:

http://www.esa.int/

Miguel Briganti/ SMM/ IAC

El Gran Telescopio Canarias (GTC) y su instrumento OSIRIS han permitido, por primera vez, detectar la presencia de potasio en la atmósfera de dos planetas fuera del Sistema Solar o exoplanetas. Un equipo internacional, liderado por la Universidad de Florida (USA) y dirigido por Eric Ford, y en el que participan entre otros científicos Knicole Colón y Hans J. Deeg, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias, utilizó el instrumento OSIRIS en el GTC para hallar trazas de potasio en la atmósfera del exoplaneta HD 80606 b. Utilizando el mismo instrumento del GTC y la misma técnica, otro equipo internacional liderado por David Sing de la Universidad de Exeter, en Devon (Reino Unido) y del que forman parte los investigadores españoles Jordi Cepa del IAC y Mercedes López-Morales del CSIC-ICE, detectó también trazas de potasio en la atmósfera de otro exoplaneta, denominado XO-2b.

La importancia de estos hallazgos radica no sólo en la existencia del potasio en esos exoplanetas sino en que, además, la misma técnica mejorada, se podría utilizar en un futuro, para encontrar otros átomos y moléculas como agua o metano, que podrían ser significativos para determinar la existencia de vida en planetas extrasolares.

Los modelos teóricos desarrollados hasta ahora predicen la presencia de sodio y de potasio en las atmósferas de planetas extrasolares. El sodio fue detectado por primera vez en 2002 con el telescopio espacial Hubble, pero la detección de potasio se había resistido hasta ahora. En este nuevo estudio, los científicos han podido confirmarlo gracias al instrumento OSIRIS instalado en el Gran Telescopio Canarias (GTC).

Este tipo de observaciones contribuye a allanar el camino para los futuros estudios de atmósferas planetarias y determinar si el objeto estudiado tiene las características necesarias para su habitabilidad, pues cada detección de un átomo o molécula ayuda a los astrónomos a entender más sobre la composición y estructura de los exoplanetas. Además, dada la gran variedad de masas de planetas, tamaños, temperaturas y características de las estrellas que orbitan, los científicos esperan también que haya una considerable diversidad de propiedades en sus atmósferas.

Ambos planetas son gigantes gaseosos similares a Júpiter y tienen temperaturas muy altas para los estándares terrestres: HD 80606 b llega a 1.126 Celsius y XO-2 b está a aproximadamente 935 Celsius.

“Esta nueva técnica abre la puerta para comparar la abundancia de múltiples moléculas y átomos en muchos más planetas”, asegura Ford y añade que “hay diferencias interesantes en los detalles del potasio hallado en ambos planetas, lo que nos brinda información sobre la estructura de las atmósferas”. En cuanto a la importancia de ambas detecciones, Eric Ford explica que “hallazgos de esta naturaleza son muy difíciles y ha habido muy pocos. Después de estas investigaciones vemos más claro que el potasio es una característica común e importante en estas atmósferas”.

Los investigadores de este descubrimiento recuerdan que, hasta ahora, se pensaba que los telescopios terrestres no tendrían la precisión suficiente para detectar y estudiar planetas de tipo terrestre debido a la interferencia de la atmósfera y que no podrían competir con los telescopios espaciales. Por ello, la comunidad científica estaba esperando al lanzamiento del telescopio espacial James Webb (un proyecto conjunto de la NASA, la ESA y la CSA que sustituirá al Hubble en los próximos años) para poder realizar este tipo de estudios.

Éxito de OSIRIS y del GTC

Tras el éxito de esta investigación “debido a la gran superficie colectora del espejo primario del GTC (10,4 m) y a su capacidad de superar los problemas atmosféricos”, una de las investigadoras, Knicole Colon, propone al GTC –y a otros telescopios gigantes que utilicen su misma tecnología- como instrumentos “ideales para caracterizar planetas terrestres que orbiten en torno a estrellas pequeñas y cercanas” superando las expectativas y ubicando estos instrumentos al mismo nivel que los telescopios espaciales. Según explica otro de los investigadores David Sing, “los resultados iniciales de ambos equipos de investigación han sido muy alentadores” y aseguró que “todavía no hemos explorado todas las capacidades del instrumento.”

HD 80606 b es un planeta extrasolar situado a unos 190 años luz de la Tierra en la constelación de la Osa Mayor y que se encuentra en un sistema binario, es decir, formado por dos estrellas (HD 80606 y HD 80607). Este planeta es ya muy famoso. Su descubrimiento se anunció en 2001 y, en ese momento, los investigadores destacaron que se trataba de un planeta de tipo súper Júpiter o Júpiter excéntrico debido a que posee la órbita más alargada jamás hallada, similar a la de un cometa. Luego, en 2009 se pudo captar otra característica singular para este tipo de objetos: un drástico cambio de temperaturas como si se tratase de un rapidísimo cambio climático. En la actualidad, la hipótesis que se maneja apunta a que las extremas variaciones de temperatura estacionales del HD 80606b contribuyen a producir vientos muy fuertes en la atmósfera del planeta, lo que podría propiciar un exceso de absorción de vapor de potasio. No obstante, el equipo de investigación indica que aun no acaban de entender el origen de los vientos en las atmósferas de estos planetas gigantes y afirma que harán falta más observaciones para asentar estas hipótesis.

XO-2b es un planeta en la zona de transición entre dos tipos de Júpiteres calientes descubiertos hasta ahora; unos que parecen tener capas de inversión térmica (similares a la estratosfera, o capa de ozono, terrestre) y otros que no, aunque no sabemos actualmente que elementos químicos son los responsables de esas capas de inversión en este tipo de planetas. La detección de potasio nos da pistas sobre la temperatura en determinadas capas de la atmósfera del planeta y con esa temperatura podemos empezar a barajar algunas hipótesis sobre este fenómeno de presencia o ausencia de estratosferas.

Tránsitos

Ambos estudios para detectar potasio en la atmósfera de estos planetas –y que permitirán afinar las técnicas de caracterización de exoplanetas- se han basado en observaciones de espectrofotometría de banda estrecha con el instrumento OSIRIS del GTC. Esta técnica permite medir la luz proveniente de la estrella que es absorbida por átomos y moléculas en la atmósfera de un planeta, mientras el planeta transita frente a su estrella. Los átomos y las moléculas absorben determinadas longitudes de onda (colores) de luz, proporcionando una huella química que los científicos puedan reconocer.

Los científicos firmantes del estudio remarcan que OSIRIS en el GTC es óptimo para investigar la composición y otras propiedades de las atmósferas de los exoplanetas que transitan estrellas brillantes, eliminando o reduciendo al máximo las fuentes de ruido.

Más información en:

http://www.iac.es/

ESO/J. Dietrich

La galaxia NGC 4666 tiene un sitial de honor en el centro de esta nueva imagen, captada en luz visible con la cámara de gran campo Wide Field Imager en el telescopio de 2,2 metros de MPG/ESO, en el Observatorio La Silla en Chile, perteneciente a la organización Observatorio Europeo Austral (ESO).

NGC 4666 es una galaxia notable con una muy vigorosa formación estelar y un inusual “súper viento” de gas escapando de ella. Ha sido previamente observada en rayos X por el telescopio espacial XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea(ESA) y la imagen presentada aquí fue captada para permitir un mayor estudio de otros objetos detectados en las observaciones tempranas en rayos X.

La notable galaxia NGC 4666 en el centro de la imagen es una galaxia de nacimientos estelares explosivos (starburst), ubicada a una distancia de unos 80 millones de años luz de la Tierra, donde se desarrolla una formación de estrellas particularmente intensa. Se cree que esa actividad es causada por interacciones gravitacionales entre NGC 4666 y sus galaxias vecinas, incluyendo a NGC 4668 que se observa abajo a la izquierda. Estas interacciones provocan frecuentes y vigorosas formaciones de estrellas en las galaxias involucradas.

Una combinación de explosiones de supernovas y fuertes vientos provenientes de estrellas masivas en la zona de estallidos de nacimientos estelares conduce a un vasto flujo de gas desde la galaxia hacia el espacio: el llamado “súper viento”. Éste, que es de una envergadura enorme, proviene de la brillante zona central de la galaxia y se extiende por decenas de miles de años luz. Como el gas de súper viento es muy caliente, emite radiación mayormente como rayos X y en la porción de radio del espectro, y no puede ser visto en imágenes de luz visible como la presentada aquí.

Esta imagen fue obtenida como parte del seguimiento a observaciones realizadas con el telescopio espacial XMM-Newton en rayos X. NGC 4666 era el objetivo de las observaciones originales de XMM-Newton, pero gracias al amplio campo de visión del telescopio, muchas otras fuentes de rayos X fueron también vistas en el fondo. Una de tales fortuitas detecciones es un débil cúmulo de galaxias que se observa cerca del borde inferior de la imagen, a la derecha del centro. Este cúmulo está mucho más lejos de nosotros que NGC 4666, a una distancia de unos tres mil millones de años luz.

Para poder comprender completamente la naturaleza de los objetos astronómicos, los investigadores deben estudiarlos en varias longitudes de onda. Ello porque dicha diversidad puede explicarnos los distintos procesos físicos que ocurren. En este caso, las observaciones con el Wide Field Imager fueron realizadas con luz visible para investigar luego estos objetos detectados fortuitamente en rayos X, un buen ejemplo de cómo los astrónomos que usan diferentes telescopios trabajan en conjunto para explorar el Universo.

Más información en:

http://www.eso.org/

Rayos X: NASA/ CXC/ SAO/ M.Markevitch; Radio: TIFR/ GMRTSAO/ INAF/ R.Cassano, S.Giacintucci; Óptica: DSS

Una imagen compuesta, publicada esta semana por el observatorio de rayos X Chandra, de la NASA, muestra la parte norte del cúmulo de galaxias Abell 1758, situado a unos 3200 millones años luz de la Tierra, y exhibe  los efectos de una colisión entre dos cúmulos de galaxias más pequeñas. Los datos de Chandra de rayos X (en color azul) muestran el gas caliente en el cúmulo y los datos del radiotelescopio gigante de ondas métricas GMRT, en la India (en color rosa) muestran enormes “halos” generados por las partículas ultra-relativistas y los campos magnéticos en escalas enormes. Los datos del relevamiento óptico digital del cielo DSS están en color dorado.

Un estudio de este cúmulo de galaxias y de otros 31 con el Chandra y el GMRT muestra que gigantescos halos de radio se generan durante las colisiones entre cúmulos de galaxias. Este resultado implica que los cúmulos de galaxias con halos de radio están aún en formación, mientras que los cúmulos sin estas emisión de radio no siguen acumulando grandes cantidades de material. El resultado también implica que los electrones relativistas parecen ser acelerados por la turbulencia generada por las fusiones entre cúmulos.

Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del Universo que están unidas por la gravedad. Se forman cuando pequeños cúmulos o grupos de galaxias colisionan y se fusionan. Las colisiones entre cúmulos de galaxias, como ésta en Abell 1758 y su prima más famosa, la del Cúmulo Bala, son los eventos más energéticos del Universo luego del Big Bang. Su tasa de crecimiento en los últimos 7 mil millones años ha sido retrasada por los efectos de la energía oscura, como lo muestran estudios previos con Chandra.

Más información en:

http://chandra.harvard.edu/

Bob Elbert / ISU

Los astrónomos Massimo Marengo y Carlos Kerton, de la Universidad Estatal de Iowa (ISU) están utilizando el telescopio espacial Spitzer para estudiar las estrellas en las regiones externas de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Marengo estudia estrellas grandes de baja temperatura y los discos de polvo que se forman alrededor de ellas. Kerton está utilizando datos de Spitzer para estudiar regiones de formación de estrellas en la galaxia.

Massimo Marengo, profesor asistente de física y astronomía, está utilizando datos del telescopio infrarrojo Spitzer para estudiar estrellas grandes y frías y los discos polvorientos que se forman alrededor de éstas y otras estrellas, a medida que evolucionan sus sistemas planetarios. Es coautor de un nuevo artículo científico que describe cómo los sistemas de estrellas dobles en tensión podrían ser eficientes “destructores de mundos”, debido a que las colisiones de planetas pueden ser comunes dentro de estos sistemas. El artículo fue publicado en la edición del 19 de agosto de 2010 de The Astrophysical Journal Letters.

Charles Kerton, como profesor asociado de física y astronomía, está utilizando datos de Spitzer para estudiar las regiones de formación estelar de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Es coautor de un nuevo artículo científico que utiliza imágenes de Spitzer para identificar las regiones internas de la Vía láctea donde se están formando estrellas de masa intermedia. El artículo fue publicado en la edición de agosto de The Astronomical Journal.

El telescopio espacial Spitzer de la NASA fue lanzado el 25 de agosto de 2003, en una órbita alrededor del Sol. Su telescopio de 85 cm de diámetro y tres instrumentos científicos están diseñados para detectar radiación infrarroja o calórica. Para ello, el ensamblaje del telescopio tuvo que ser enfriado hasta cerca de unos pocos grados del cero absoluto (o -273 Celsius). El telescopio se quedó sin helio líquido refrigerante el pasado verano boreal, pero es todavía capaz de recopilar datos con sus dos detectores de longitud de onda más corta.

Una de las tareas iniciales del telescopio fue el estudio del centro polvoriento y lleno de estrellas de la Vía Láctea. El telescopio, como parte de un relevamiento astronómíco llamado GLIMPSE360, ahora está apuntando hacia las regiones exteriores de la galaxia y está empezando a enviar imágenes de esas áreas remotas. El relevamiento está liderado por Barbara Whitney, científica superior en la Universidad de Wisconsin-Madison y científica investigadora senior en el Instituto de Ciencia Espacial de Boulder, Colorado.

Kerton y Marengo de la Universidad del Estado de Iowa dicen que el telescopio espacial es una parte importante de su trabajo científico.

“Me permite ver objetos que están ocultos”, dijo Kerton, quien ayudó a planificar el relevamiento GLIMPSE360. “Me permite detectar estrellas jóvenes, recién formadas que no pueden ser vistas de otra manera. Y las muestra con una resolución que nos ayuda a entender lo que estamos viendo”.

Donde los viejos relevamientos mostraban una sola mancha, dice Kerton, las imágenes de Spitzer muestran un cúmulo de estrellas.

Marengo comenzó a trabajar con el experimento Spitzer antes que fuera lanzado. Cuando formaba parte del personal del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano, en Cambridge, Massachusetts, integró el grupo de instrumental que construyó y calibró el hardware de Spitzer.

“Spitzer es realmente muy sensible”, dijo Marengo. “La primera vez que fue encendido – antes de incluso ser calibrado – una exposición de 10 segundos proveyó la profundidad equivalente a una exposición que solía llevar 10 horas con el telescopio Keck de 10 metros, el más grande en la Tierra”.

Cuando los astrónomos intentan observar estrellas muy frías y débiles, dijo, esto es una gran ventaja. Y por su trabajo, dijo que no hay ningún telescopio en la superficie terrestre que se pueda comparar con la funcionalidad de Spitzer.

Y ahora que el telescopio espacial Spitzer está apuntando más allá de la más conocida región interna de la galaxia, Kerton y Marengo dijeron que ayudará a los astrónomos a entender partes inexploradas de nuestra galaxia hacia el final del relevamiento GLIMPSE360, a principios del año próximo.

“Spitzer está llegando más y más lejos”, dijo Marengo. “Y año a año está revelando más”.

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Brendan Bowler and Michael Liu, IfA/ Hawaii

Los astrónomos de la Universidad de Hawai han medido la temperatura de un planeta joven gigante gaseoso girando alrededor de otra estrella usando el Observatorio WM Keck y los resultados son sorprendentes. Ellos han encontrado que su atmósfera es diferente a la de cualquier planeta extrasolar estudiado previamente.

Los astrónomos determinaron la temperatura del planeta al obtener un espectro de su luz emitida. Como resultado, encontraron que los actuales modelos teóricos de los planetas gaseosos gigantes no podían explicar todos los datos. El equipo sospecha que la razón es la presencia de polvo en la atmósfera del planeta. Los modelos con cantidades normales de polvo no se parecen a este planeta, pero los modelos con nubes de polvo excepcionalmente gruesas trabajan mucho mejor. Por lo tanto, parece que los jóvenes planetas gigantes gaseosos están muy nublados.

“Estamos en un punto donde no sólo podemos hacer imágenes directas de planetas alrededor de otras estrellas, sino que también podemos empezar a estudiar las propiedades de sus atmósferas en detalle. La espectroscopía directa de exoplanetas es el futuro en este campo”, dijo Brendan Bowler, estudiante graduado en la Universidad de Hawai y autor principal del estudio.

El planeta, conocido como HR 8799 B, es uno de los tres planetas gaseosos gigantes en órbita alrededor de la estrella HR 8799, ubicada a 130 años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Pegaso. Como referencia, la distancia a la estrella nocturna más cercana a la Tierra es de unos cuatro años luz. HR 8799 b es el planeta de menor masa alrededor de la estrella, alrededor de siete veces la masa de Júpiter. Este sistema de múltiples planetas fue descubierto por imagen directa, en 2008, y ahora, sólo un año y medio después, los astrónomos han obtenido un espectro de uno de sus planetas. El espectro de un planeta contiene mucha más información que una sola imagen: puede revelar la temperatura, composición química y propiedades de las nubes del planeta.

La técnica que usó el equipo para determinar la temperatura del planeta se basa en la química de la atmósfera del planeta. En concreto, la presencia o ausencia de metano gaseoso se puede utilizar como un termómetro. El equipo encontró que HR 8799 b muestra poco o nada de metano en su atmósfera. Con base en su espectro y en las imágenes previamente obtenidas del planeta, y comparando las observaciones con los modelos teóricos de atmósferas de baja temperatura, estiman que la temperatura más baja posible para el planeta es de unos 1200 Kelvin.

Los modelos, sin embargo, trabajaron mal al reproducir todos los datos. Los actuales modelos teóricos predicen que HR 8799 b debe tener cerca de 400 Kelvin menos que lo que se mide, a partir de la edad del planeta y la cantidad de energía que emite en la actualidad. El equipo sospecha que la diferencia obedece a que el planeta tiene mucho más polvo y nubes que lo esperado por los modelos actuales.

“Los estudios directos de los planetas extrasolares están aún en su infancia. Pero incluso en esta etapa inicial, estamos aprendiendo que estos objetos son de una especie diferente a los objetos que hemos conocido previamente “, dijo Michael Liu, profesor de astronomía de la Universidad de Hawai y coautor del estudio.

Los planetas alrededor de HR 8799 son increíblemente débiles, unas 100.000 veces más débiles que la estrella que los alberga. Para obtener el espectro de la HR 8799 B, el equipo se basó en el sistema de óptica adaptativa del telescopio Keck II para hacer una imagen ultra-aguda de la estrella durante muchas horas. Luego utilizaron el instrumento denominado OSIRIS instalado en Keck, un tipo especial de espectrógrafo, para separar con precisión el espectro del planeta de la luz de su estrella anfitriona.

“Los sistemas de óptica adaptativa en Keck y otros grandes telescopios terrestres hacen imágenes más nítidas que incluso el telescopio espacial Hubble. Con la óptica adaptativa estamos aprendiendo muchísimo acerca de objetos que son más pequeños que las estrellas de menor masa y más grande que los planetas más masivos gaseosos gigantes del Sistema Solar “, dijo Trent Dupuy, estudiante graduado de la Universidad de Hawai y coautor del estudio. El Dr. Michael Cushing del Laboratorio de Propulsión a Reacción, JPL, era también miembro del equipo al anunciar estos resultados.

Aunque ya han sido descubiertos más de 500 planetas  alrededor de otras estrellas, sólo de seis planetas se han obtenido imágenes directas. Tres de éstos están alrededor de HR 8799 y fueron descubiertos, en 2008, por Christian Marois del Consejo Nacional de Investigación de Canadá y colaboradores. Cuando se anunció, el descubrimiento representaba una de las primeras imágenes directas de la luz emitida por planetas extrasolares.

Un artículo que describe el estudio será publicado en la revista Astrophysical Journal más adelante, este año.

Más información en:

http://keckobservatory.org/

S. Kazantzidis et al. /OSU

Astrónomos creen que han descubierto el origen de los primeros agujeros negros  supermasivos del Universo, formados hace unos 13 mil millones de años.
El descubrimiento cubre un capítulo perdido de la historia temprana del Universo y podría ayudar a escribir el capítulo siguiente - para que los científicos entiendan mejor cómo gravedad y materia oscura formaron el Universo tal como lo conocemos.

En la revista Nature, el astrónomo Stelios Kazantzidis de la Universidad del Estado de Ohio y sus colegas, describen simulaciones por computadora en las que modelan la evolución de las galaxias y los agujeros negros durante los primeros millones de años después del Big Bang.

Se piensa que el Universo tiene 14 mil millones de años. Otros astrónomos determinaron recientemente que las grandes galaxias  se formaron mucho antes en la historia del Universo de lo que se pensaba -dentro de los primeros mil millones de años, explicó Kazantzidis.

Estas nuevas simulaciones muestran que los primeros agujeros negros supermasivos probablemente nacieron cuando esas galaxias tempranas colisionaron y se fusionaron.
“Nuestros resultados agregan un nuevo hito para la importante comprensión de cómo se forman las estructuras en el Universo”, dijo.

Durante más de dos décadas, el conocimiento prevaleciente entre los astrónomos había sido que las galaxias evolucionaron jerárquicamente - es decir, la gravedad atrajo pequeños trozos de materia en primer lugar, y esos pequeños trozos poco a poco se reunieron para formar estructuras más grandes.

Kazantzidis y su equipo cambiaron esa noción en su cabeza.

“Junto con estos otros descubrimientos, nuestros resultados muestran que las grandes estructuras – galaxias y agujeros negros masivos – se construyeron rápidamente en la historia del Universo”, dijo. “Sorprendentemente, esto es contrario a la formación de la estructura jerárquica”.

“La paradoja se resuelve cuando se percibe que la materia oscura crece jerárquicamente, pero no así la materia ordinaria”, continuó. “La materia normal que compone las galaxias visibles y los agujeros negros supermasivos se contraen de manera más eficiente y esto era cierto también cuando el Universo era muy joven, dando lugar a la formación antijerárquica de galaxias y agujeros negros”.

Para Kazantzidis y otros astrónomos, nuestra galaxia, la Vía Láctea, es pequeña en comparación con otras.

Así que cuando se trata de materia normal, los pedazos grandes como galaxias gigantes y agujeros negros supermasivos se juntan rápidamente y los más pequeños como nuestra propia Vía Láctea – y el relativamente pequeño agujero negro en su centro – lo hicieron más lentamente. Las galaxias que formaron estos primeros agujeros negros supermasivos todavía están alrededor, añadió Kazantzidis.

“Uno de ellos está probablemente en nuestro vecino cúmulo de Virgo, la galaxia elíptica M87″, dijo. “Las galaxias que vimos en nuestra simulación serían las más grandes conocidas hoy, cerca de 100 veces el tamaño de la Vía Láctea. M87 se ajusta a esa descripción”.

Ellos comenzaron sus simulaciones con dos galaxias primigenias gigantes – hechas con estrellas formadas alrededor en el comienzo del Universo. Los astrónomos creen que en aquel entonces todas las estrellas eran mucho más masivas que las actuales – hasta 300 veces la masa del Sol.

A continuación, los astrónomos simularon las galaxias chocando y fusionándose.

Los astrónomos fueron capaces de hacer su descubrimiento utilizando supercomputadoras para proporcionar una vista en alta resolución de lo que ocurrió después.

Simulaciones anteriores mostraron detalles de la galaxia fusionada de sólo unos 300 años luz de diámetro. Un año luz es la distancia que la luz viaja en el año, cerca de 10 billones de kilómetros.

Estas nuevas simulaciones contienen características que eran 100 veces más pequeñas y revelaron detalles del corazón de las galaxias fusionadas a una escala de menos de un año luz.

Los astrónomos vieron que ocurrían dos cosas. En primer lugar, el gas y el polvo en el centro de las galaxias se condensaron para formar un estrecho disco nuclear. A continuación, el disco se hizo inestable, y el gas y el polvo se contrajeron una vez más, para formar una nube incluso más densa que eventualmente dio lugar a un agujero negro supermasivo.

Las implicaciones para la cosmología son profundas, dijo Kazantzidis.

“Por ejemplo, la idea estándar – que las propiedades de una galaxia y la masa de su agujero negro central están relacionadas debido a que los dos crecen en paralelo – tendrán que ser revisadas. En nuestro modelo, el agujero negro crece mucho más rápido que la galaxia. Por ello, podría ser que el agujero negro no esté regulado en absoluto por el crecimiento de la galaxia. Podría ser que la galaxia esté regulada por el crecimiento del agujero negro”.

Él y sus colegas creen también que su trabajo ayudará a los astrónomos que están buscando en los cielos pruebas directas de la teoría de Einstein de la relatividad general: las ondas gravitacionales.

De acuerdo con la relatividad general, cualquier fusión de galaxias antiguas habría creado enormes ondas gravitacionales – ondulaciones en el continuo espacio-tiempo – los restos de las cuales todavía deben ser visibles hoy. Nuevos detectores de ondas gravitacionales, tales como la antena espacial de interferómetro laser LISA, de la NASA, fueron diseñados para detectar estas ondas directamente y abrir una nueva ventana a los fenómenos astrofísicos y físicos que no pueden ser estudiados de otras formas.

Los científicos necesitan saber cómo se formaron los agujeros negros supermasivos en el Universo primigenio y cómo se distribuyen en el espacio hoy para interpretar los resultados de los experimentos. Las nuevas simulaciones por computadora deberían proporcionar una pista.

Los coautores del artículo de Nature incluyen a Lucio Mayer y Simone Callegari del Instituto de Física Teórica en la Universidad de Zurich y Andrés Escala, anteriormente de la Universidad de Stanford y ahora en la Universidad de Chile.

Más información en:

http://researchnews.osu.edu/

NASA/ Ames/ JPL-Caltech

La misión Kepler de la NASA ha descubierto el primer sistema planetario confirmado con más de un planeta en tránsito a la misma estrella.

El anuncio del 26 de agosto de 2010 del descubrimiento de los dos planetas, Kepler 9b y 9c, está basado en siete meses de observaciones de más de 156 000 estrellas que están siendo monitorizadas buscando sutiles cambios de brillo como parte de una búsqueda de planetas similares a la Tierra fuera del Sistema Solar. Los científicos designaron a la estrella similar al Sol como Kepler-9.

El planeta más interno, Kepler 9-b, orbita a su estrella cada 19,2 días a una distancia de 21 millones de kilómetros, mientras que el más externo orbita una vez cada 38,9 días a una distancia de 34 millones de kilómetros. En comparación, Mercurio tiene un periodo orbital de 88 días. Estos planetas orbitan casi en resonancia, con el planeta interior completando dos órbitas por cada una del planeta exterior. Ambos son gigantes gaseosos del tamaño de Saturno, siendo que el interior tiene una masa de 0,25 veces la de Júpiter (80 veces la de la Tierra) mientras que el exterior es más ligero con 0,17 masas de Júpiter (54 veces la de la Tierra).

“Éste es el primer sistema confirmado de más de un planeta en tránsito alrededor de la misma estrella”, dice Matthew Holman, científico de la Misión Kepler del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano, CfA, en Cambridge, Massachusetts. Los científicos confirmaron los tránsitos múltiples con observaciones de velocidad radial llevadas a cabo por el Observatorio W.M Keck, en Hawai.

Holman dijo que los sistemas con múltiples planetas en tránsito son particularmente ricos pues proveen información clave tal como las características físicas. Específicamente, los astrónomos pueden medir cómo cambia el tiempo entre tránsitos consecutivos de una órbita a otra debido a la gravedad mutua entre los dos mundos. “Podemos realmente ver evidencia de la interacción gravitatoria entre estos dos planetas a través de las desviaciones en sus tiempos de tránsito”, dijo Holman.

Y agrega: “Este descubrimiento es la primera detección clara de variaciones en la sincronización de los tránsitos”.

Además de los dos planetas gigantes confirmados, Holman dijo que los científicos de Kepler también identificaron un candidato adicional a planeta tipo “súper Tierra” en tránsito, que necesitará de observaciones adicionales para confirmar si es un planeta o una falsa alarma. Las observaciones actuales sugieren que el planeta candidato podría tener aproximadamente 1,5 veces el tamaño de la Tierra y orbitar a su estrella una vez cada 1,6 días, a una distancia de sólo 4 millones de kilómetros.

Kepler, un observatorio espacial, busca las huellas de planetas midiendo diminutas disminuciones en el brillo de la estrella cuando un planeta pasa frente a ella o la transita. El tamaño del planeta puede deducirse a partir del cambio en el brillo de la estrella. En junio de 2010, los científicos de la misión anunciaron que habían identificado más de 700 candidatos a planetas, incluyendo cinco sistemas con más de un planeta. Este es el primero en confirmarse.

El equipo científico de Kepler, compuesto por 28 miembros, está usando telescopios terrestres y los telescopios espaciales Hubble y Spitzer para realizar observaciones de seguimiento de 400 planetas candidatos. El campo estelar que observa Kepler en las constelaciones de Cygnus y Lyra sólo puede verse desde observatorios terrestres desde la primavera hasta el fin de otoño, boreales. Los datos de estas observaciones determinarán qué candidatos pueden ser identificados como planetas.

Sin información adicional, los candidatos que son planetas reales no pueden distinguirse de las falsas alarmas, tales como estrellas binarias (dos estrellas que orbitan entre sí). El tamaño de los planetas candidatos puede sólo aproximarse hasta que se determine el tamaño de las estrellas con observaciones espectroscópicas adicionales realizadas desde telescopios terrestres. En el caso de Kepler-9, la naturaleza planetaria se confirmó primero mediante la escala de las variaciones en la sincronización de los tránsitos y, posteriormente, se verificó con medidas de velocidad radial.

Kepler continuará llevando a cabo operaciones científicas hasta, al menos, noviembre de 2012, buscando planetas tan pequeños como la Tierra, incluyendo a aquellos que orbitan estrellas en una zona habitable templada donde podría existir agua líquida en la superficie del planeta. Dado que los planetas en tránsito en la zona habitable de estrellas como el Sol tiene lugar aproximadamente una vez al año, y se requieren tres tránsitos para su verificación, se espera que se necesiten al menos tres años para localizar y verificar un planeta del tamaño de la Tierra.

Más información en:

http://www.cfa.harvard.edu/