CXC/NGST

La NASA extendió un contrato con el Observatorio Astrofísico Smithsoniano, de Cambridge, Massachussets, para proveer el soporte científico y operativo al observatorio orbital de rayos X Chandra, una poderosa herramienta utilizada para entender mejor la estructura y evolución del Universo.

La ampliación del contrato con el Observatorio Astrofísico Smithsoniano proporciona la continuidad del apoyo científico y operativo al Chandra. Esta modificación de aproximadamente 172 millones de dólares eleva el valor total del contrato a aproximadamente $ 545 millones para el esfuerzo de base. El período del esfuerzo de base de desempeño seguirá hasta el 30 de septiembre de 2013, a excepción de los trabajos relacionados con la administración de las becas de investigación científica, que se extenderá hasta el 28 de febrero 2016. El tipo de contrato es de reembolso de gastos sin derechos.

Además de los esfuerzos de base, el contrato incluye dos opciones de tres años cada una para ampliar el plazo de ejecución por un período adicional de seis años. La opción 1 tiene un precio de aproximadamente 177 millones dólares y la opción 2 en aproximadamente $ 191 millones, por un valor total de contrato de unos$ 913 millones dólares.

El contrato cubre las operaciones de la misión y el análisis de datos, incluyendo la operación del observatorio, el soporte al procesamiento de datos científicos y a los astrónomos. Las tareas de operaciones incluyen la vigilancia de la salud y el estado general del observatorio y el desarrollo de enlace ascendente y las secuencias de observación durante períodos de cobertura de comunicación de Chandra. Las tareas de procesamiento de datos científicos incluyen la selección competitiva, la planificación y coordinación de las observaciones científicas y la transformación y entrega de los datos científicos resultantes.

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Rayos X: NASA/ CXC/ INAF/ S.Andreon et al; Óptico: DSS; ESO/VLT

El cúmulo de galaxias más distante hasta ahora fue descubierto usando observaciones del telescopio Chandra de rayos X, de la NASA, y telescopios ópticos e infrarrojos. Localizado a unos 10.200 millones de años luz, al cúmulo de galaxias se lo observa cuando el Universo tenía sólo un cuarto de su edad actual. El objeto, conocido como JKCS041, puede ayudar a los científicos a entender mejor cómo se desarrolló el Universo en esa etapa crucial.

La imagen publicada es una composición de los rayos X del Observatorio Chandra, datos ópticos del telescopio VLT de ESO e infrarrojos del relevamiento digital del cielo DDS (Digitized Sky Survey). El objeto que rompió el récord, conocido como JKCS041, lo vemos tal como era cuando el Universo tenía sólo un cuarto de su edad actual. Los rayos X de Chandra, están coloreados en azul, mientras que las galaxias individuales en el cúmulo están en blanco, en los datos ópticos del VLT, sumergidas en la emisión de rayos X.

JKCS041 fue originalmente detectado en 2006 con observaciones infrarrojas desde el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido (UKIRT). La distancia fue luego determinada a partir de observaciones del mismo instrumento, más otras del telescopio de Canadiense-Francés-Hawaiano CFHT, en Hawai, y del telescopio espacial Spitzer, de la NASA. Sin embargo, los científicos no estaban seguros de si era un verdadero cúmulo de galaxias o uno captado mientras se estaba en pleno acto de formación. Pero la forma y extensión de las emisiones de rayos X obtenidas por Chandra, brindaron la evidencia para saber que se trataba realmente de un cúmulo de galaxias. Los datos de Chandra permitieron a los científicos descartar cualquier otra explicación posible para los datos, incluidos grupos de galaxias, o filamentos de galaxias vistos a lo largo de la línea de visión.

Los cúmulos de galaxias son las mayores estructuras de objetos con ligazón gravitacional, en el Universo. Los científicos calcularon cuándo deberían haber comenzado a ensamblarse en el Universo temprano, y JKCS041, a una distancia de unos 10.200 millones de años luz, está en el límite temprano de esa época. Las observaciones de de seguimiento de JKCS041 proveerán a los científicos una oportunidad para encontrar importante información acerca de cómo evolucionó el Universo en esa etapa crucial.

El objeto se encuentra a 10.200 millones de años luz de distancia (z=1,9), mide 190 millones de años luz de diámetro y está localizado en la constelación Cetus, la Ballena.

El récord anterior para un cúmulo de galaxias era de 9.200 millones de años luz para el objeto XMMXCS J2215.9-1738 descubierto por el satélite de la ESA XMM-Newton, en 2006.

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X: NASA/ CXC/ MIT/ C.Canizares, M.Nowak; Óptico: NASA/ STScI

La imagen de NGC 6240 publicada esta semana por el telescopio espacial Chandra, de la NASA, contiene nueva información en rayos X  (se muestra en rojo, naranja y amarillo) que ha sido combinada con una imagen óptica del telescopio espacial Hubble, publicada originalmente en 2008. En 2002, se anunció el descubrimiento de dos agujeros negros fusionándose, basado en información del Chandra sobre esta galaxia. Los dos agujeros negros están separados por sólo 3000 años luz y se ven como dos brillantes fuentes puntuales, en el centro de la imagen. Los científicos piensan que estos agujeros negros están tan próximos debido a que están acercándose, uno al otro, en trayectorias espiraladas – un proceso que comenzó hace alrededor de 30 millones de años. Se estimó que los dos agujeros negros eventualmente se fundirán en un gran agujero negro, dentro de unas decenas o centenas de millones de años.

El descubrimiento y el estudio de la fusión de los agujeros negros se ha convertido en un campo de investigación, en astrofísica, muy activo. Desde 2002, hay un fuerte interés en seguir las observaciones de NGC 6240 por parte del Chandra y de otros telescopios, así como la búsqueda de sistemas similares. Comprendiendo qué pasa cuando estos exóticos objetos interactúan entre sí deja una inquietante pregunta para los científicos.

La formación de múltiples sistemas de agujeros negros supermasivos sería común en el Universo, debido a que muchas galaxias experimentan colisiones y fusiones con otras galaxias, la mayoría de las cuales contienen agujeros negros supermasivos. Se piensa que parejas de agujeros negros masivos puedan explicar algunos de los inusuales comportamientos vistos en agujeros negros supermasivos creciendo rápidamente, tales como la distorsión y curvatura observadas en los poderosos jets que ellos producen. Además, los pares de agujeros negros masivos en proceso de fusión se espera que sean las más poderosas fuentes de ondas gravitacionales del Universo.

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NASA/ CXC/ UMass/ D. Wang et al.

Una impresionante vista del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, fue hecha pública esta semana por el observatorio orbital de rayos X Chandra, de la NASA, en la que se exponen nuevos niveles de complejidad y desafío para nuestra comprensión, en el Centro Galáctico.

El mosaico de 88 puntos que Chandra apuntó a ese lugar del cielo representa una imagen congelada del espectáculo de la evolución estelar, de las estrellas jóvenes y brillantes a los agujeros negros, en un ambiente abarrotado y hostil dominado por un agujero negro central supermasivo.

Cubriendo toda la región hay una bruma difusa de luz de rayos X del gas calentado a millones de grados por los vientos de estrellas masivas jóvenes, (que parecen formarse con más frecuencia que en otros lugares de la galaxia) las explosiones de estrellas moribundas y las eyecciones alimentadas por el agujero negro supermasivo conocido como Sagittarius A* (Sgr A*). Los datos de Chandra y de otros telescopios de rayos X sugieren que las gigantescas llamaradas de rayos X provenientes de este agujero negro se produjeron hace alrededor de 50 y de 300 años antes.

El área alrededor de Sgr A* también contiene varios filamentos misteriosos de rayos X. Algunos de éstos, probablemente, representan enormes estructuras magnéticas que interactúan con los flujos de electrones muy energéticos producidos por las estrellas de neutrones girando rápidamente o tal vez por un análogo de una gigantesca llamarada solar.

Dispersos por toda la región hay miles de fuentes casi puntuales de rayos X. Éstas son producidas por estrellas normales que se alimentan de material de los restos de estrellas compactas y densas que han llegado al final de su camino evolutivo: enanas blancas, estrellas de neutrones y agujeros negros.

Debido a que los rayos X penetran el gas y el polvo que bloquea la luz visible que proviene del centro de la galaxia, Chandra es una poderosa herramienta para el estudio del centro galáctico. Esta imagen combina rayos X de baja energía (en color rojo), rayos X de energía intermedia (verde) y rayos X de alta energía (azul).

La imagen se publica para la inauguración del simposio de “La Primera Década de Descubrimientos de Chandra” que se celebra en Boston, Massachusetts. Esta conferencia de cuatro días conmemora los grandes descubrimientos científicos de Chandra en sus primeros diez años de operaciones. Para conmemorar este evento, estarán presentes varios de los astronautas que viajaban a bordo del transbordador espacial Columbia, entre ellos la Comandante Eileen Collins, quien lanzó Chandra el 23 de julio de 1999.

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NASA/ CXC/ SAO

Desde su descubrimiento 45 años atrás, Cygnus X-1 ha sido una de las fuentes de rayos X más intensamente estudiadas. Una década después de su descubrimiento, Cygnus X-1 se aseguró un lugar en la historia de la astronomía cuando una combinación de observaciones ópticas y en rayos X guió a la conclusión que era un agujero negro, el primero en ser identificado.

El sistema Cygnus X-1 consiste en un agujero negro con una masa de alrededor de 10 veces la del Sol en órbita cercana a una estrella supergigante azul con una masa de alrededor de 20 veces la del Sol. El gas fluyente de la supergigante en un rápido viento estelar es concentrado por el agujero negro, y algo de este gas forma un disco que gira en espiral cayendo hacia el agujero negro. La energía gravitacional emitida por el gas en caída produce la emisión de rayos X proveniente de Cygnus X-1.

Aunque se han publicado más de cien artículos científicos sobre Cygnus X-1, su status como brillante y cercano agujero negro continúa atrayendo el interés de los científicos, quienes buscan entender la naturaleza de los agujeros negros y cómo afectan su entorno. Las observaciones realizadas por Chandra, de la NASA, y XMM-Newton, de la ESA, son especialmente valiosas para estudiar las propiedades del viento estelar que alimenta a Cygnus X1, y determinar su velocidad de rotación.

Esta última investigación ha revelado que Cygnus X-1 está girando muy lentamente. Este misterioso resultado podría indicar que Cygnus X-1 debió haberse formado en un inusual tipo de supernova que, de alguna manera, evitó que el recién formado agujero negro adquiriera más velocidad de rotación que otros agujeros negros.

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NASA/ CXC/ PSU/ K. Getman et al.

En una nueva imagen compuesta, combinando datos del Observatorio Chandra de rayos X y del telescopio espacial Spitzer, publicada por la NASA, se muestra la nube molecular Cepheus B, situada en nuestra galaxia a unos 2.400 años luz de la Tierra. Una nube molecular es una región que contiene gas interestelar frío y polvo sobrante de la formación de galaxias y contiene principalmente  hidrógeno molecular. Los datos de Spitzer, en rojo, verde y azul muestran la nube molecular (en la parte inferior de la imagen), además de jóvenes estrellas en y alrededor de Cepheus B, y los datos de Chandra muestran en violeta las estrellas jóvenes en el campo.

Las observaciones de Chandra permiten a los astrónomos separar a las estrellas jóvenes dentro y cerca de Cepheus B, que se identifican por su fuerte emisión de rayos X. Los datos de Spitzer muestran si las estrellas jóvenes tienen un llamado disco “protoplanetario” a su alrededor. Tales discos sólo existen en los sistemas muy jóvenes, donde aún se están formando planetas, por lo que su presencia es una indicación de la edad de un sistema estelar.

Estos datos proporcionan una excelente oportunidad para poner a prueba un modelo de cómo se forman las estrellas . El nuevo estudio sugiere que la formación de estrellas en Cepheus B es desencadenada principalmente por la radiación de una  estrella masiva brillante (HD 217086) que está fuera de la nube molecular. Según el modelo de disparo de la formación de estrellas que se puso a prueba – el llamado modelo de implosión impulsado por radiación (RDI) – la radiación de esta estrella masiva impulsaba la compresión de una onda en la nube activando la formación en el interior, al tiempo que evaporaba las capas externas de la nube.

La versión etiquetada de la imagen muestra las regiones importantes en y alrededor de Cepheus B. La “capa interna” muestra la  región propia de Cepheus B, donde las estrellas tienen, en su mayoría, alrededor de un millón de años de edad y alrededor del 70-80% de ellas tienen discos protoplanetarios. La “capa intermedia”, muestra el área inmediatamente próxima a Cepheus B, donde las estrellas tienen entre dos y tres millones de años y aproximadamente el 60% de ellas poseen discos, mientras que en la “capa externa” las estrellas tienen entre tres y cinco millones de años y aproximadamente el 30% de ellas tienen discos. Este aumento de la edad a medida que las estrellas están más lejos de Cepheus B es exactamente lo que está previsto en el modelo RDI de disparo de la formación de estrellas.

Se han observado diferentes tipos de disparo de la formación estelar en otros ambientes. Por ejemplo, la formación del Sistema Solar se cree que ha sido provocada por una explosión de supernova. En la región de formación esterlar W5, un mecanismo de “recolección y colapso”  se cree que es aplicable, donde los frentes de choque generados por las estrellas masivas barren el material a medida que éstos avanzan hacia afuera. Eventualmente, el gas acumulado se volverá lo suficientemente denso para el colapso de cientos de estrellas. El mecanismo RDI se cree que es también responsable de la formación de decenas de estrellas en W5. La principal causa de formación de estrellas que no involucra un disparo es donde una nube de gas se enfría, la gravedad se hace preponderante y la nube cae sobre sí misma.

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Rayos X (NASA/ CXC/ MIT/ D.Dewey et al. & NASA/ CXC/ SAO/ J.DePasquale); Óptico (NASA/STScI)

Esta imagen de los restos de la explosión de una estrella – conocidos como remanente de supernova 1E 0102.2-7219, o “E0102″ en forma breve – representa datos del observatorio de rayos X Chandra de la NASA. E0102 se encuentra a alrededor de 190.000 años luz de distancia en la Nube Menor de Magallanes, una de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea. Fue creado cuando estalló una estrella que era mucho más masiva que el Sol, un acontecimiento que debe haber sido visible desde el Hemisferio Sur de la Tierra hace más de 1000 años. La imagen conmemora los diez años de producción científica del Chandra. Chandra observó E0102 por primera vez poco después de su lanzamiento en 1999. Los nuevos datos de rayos X se han utilizado para crear esta espectacular imagen y ayudar a celebrar el décimo aniversario del lanzamiento de Chandra, el 23 de julio de 1999.

En esta última imagen de la E0102, los rayos X de menor energía están representados en color naranja, los de gama intermedia en cian, y los de energía más alta en rayos X son de color azul. La imagen óptica del telescopio espacial Hubble (en rojo, verde y azul) muestra la estructura adicional en el remanente y también revela estrellas en el campo.

La imagen de Chandra muestra la parte externa de la onda explosiva producida por la supernova (azul), y un anillo interior de material más frío (rojo-naranja). Este anillo interior es, probablemente, material eyectado por la explosión que está siendo calentado por una onda de choque que viaja hacia atrás dentro del material. Una estrella masiva (no visible en esta imagen) está iluminando las nubes de gas y polvo verdes en la parte inferior derecha de la imagen. Esta estrella podría tener propiedades similares a la que explotó para formar E0102.

El análisis del espectro de Chandra da a los astrónomos  nueva información sobre la geometría del remanente, con implicaciones para la naturaleza de la explosión. El espectro – que separa precisamente los rayos X de las distintas energías – muestra algunos materiales que se están alejando de la Tierra y algunos que se están moviendo hacia nosotros. Cuando el material se aleja, su luz se desplaza hacia el extremo rojo del espectro debido al llamado efecto Doppler. Alternativamente, cuando el material se está moviendo hacia nosotros, la luz se desplaza hacia el azul, debido al mismo efecto.

Se detectó una clara separación entre la luz deplazada al rojo y la desplazada al azul, que llevó a los astrónomos a pensar que la aparición de E0102 es mejor explicada por un modelo en el que las eyecciones tiene la forma de un cilindro que se está viendo casi exactamente desde arriba. Los cilindros más pequeños de color rojo y azul representan el material más próximo al eje del cilindro moviéndose  más rápido.

Este modelo sugiere que la explosión que creó el remanente E0102 puede, por sí misma, haber sido fuertemente asimétrica, en consonancia con las rápida patadas recibidas por las estrellas de neutrones después de las explosiones de supernovas (como el retroceso del disparo de un arma). Otra posibilidad es que la estrella explotó en un disco de material formado cuando el material se derramó desde el ecuador de la estrella gigante roja previa a lasupernova. Esas asimetrías se han observado en los vientos de la reducción de masa de las  gigantes rojas que forman nebulosas planetarias.

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