sábado, 24 de noviembre de 2018

Gaia revela el movimiento de galaxias satélites alrededor de la Vía Láctea

Nuestra Galaxia, la Vía Láctea, vista por Gaia. Las flechas indican las velocidades
de las galaxias enanas cuyos movimientos y órbitas han sido estudiadas en el
artículo. Crédito ESA/Gaia/DPAC & T. Fritz
Una de las experiencias más enriquecedoras de las que el ser humano puede disfrutar es la observación, desde lugares oscuros, de la Vía Láctea. Esa banda neblinosa que en las noches de Verano cruza de Norte a Sur el cielo y que no es otra cosa que nuestra Galaxia. Formada por cientos de miles de millones de estrellas y grandes cantidades de gas y polvo, nuestra Galaxia es el resultado de miles de millones de años de evolución. Hoy creemos que, al igual que otras galaxias espirales en el Universo, nuestra Vía Láctea es en parte el resultado, entre otros procesos, de la fusión de pequeñas estructuras que denominamos galaxias enanas, algunas de las cuales aún orbitan a su alrededor. Sin embargo, nunca hemos tenido un conocimiento tal de nuestra Galaxia como el que estamos adquiriendo en los últimos años gracias a la misión de la ESA, Gaia. Hasta la fecha, Gaia ha observado la posición y brillo de más de 1600 millones de estrellas, así como movimientos en el plano del cielo de más de 1300 millones de estrellas, todas ellas miembros de nuestra Galaxia o de las galaxias enanas que la rodean.

Un reciente estudio, liderado por los investigadores Tobias Fritz y Giuseppina Battaglia del Instituto de Astrofísica de Canarias, ha permitido caracterizar las órbitas de 39 galaxias enanas alrededor de la Vía Láctea haciendo uso de estos datos. Esto supone no sólo conocer su posición en estos momentos y su velocidad en 3D, sino también saber dónde se encontraban estas galaxias anteriormente, ofreciéndonos una película única del pasado de nuestra vecindad cósmica. Así, los investigadores han sido capaces de evidenciar que un número importante de estas galaxias satélite (tanto masivas como menos masivas) se encuentran orbitando en un plano, al igual que otros sistemas como M31 o CenA. Entre los hallazgos se encuentra también la explicación de las peculiares formas que algunos satélites muestran debido a la influencia que la Vía Láctea produjo en éstos cuando se encontraban cerca de la regiones internas de la Galaxia. De la misma manera, esta determinación de órbitas ha permitido encontrar que la mayoría de ellos se encuentran ahora próximos a su punto de máximo acercamiento al centro galáctico (pericentro), lo que probablemente sea debido a un sesgo observacional que nos impide detectar los satélites más lejanos. Además, este tipo de análisis ha permitido también determinar que nuestra Galaxia alberga una cantidad de materia oscura equivalente a unas 1.6 billones (1600000000000) de masas solares.

Y esto no es más que el comienzo de todo lo que podremos conocer sobre nuestra Galaxia, su sistema de satélites y nuestro pasado gracias a los datos de Gaia que día a día continúa agrandando su base de datos y censando la componente estelar de la Vía Láctea. En un futuro cercano, los espectaculares datos de Gaia se verán complementados por proyectos internacionales desde tierra firme que capturarán movimientos radiales y la composición química de estrellas demasiado débiles para ser observadas por Gaia. ¡Nos acercamos a una era en la que "veremos" nuestra Galaxia en más de 6 dimensiones!

Esta entrada es parte de una colaboración con el diario IDEAL que podéis leer aquí y ha sido posible gracias a los rigurosos comentarios de los doctores Tobias Fritz y Giuseppina Battaglia del IAC.

Para más información:
https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20181113
http://www.iac.es/divulgacion.php?op1=16&id=1480&lang=en
http://adsabs.harvard.edu/abs/2018arXiv180500908F

domingo, 18 de noviembre de 2018

Posible descubrimiento de la primera exoluna

Concepción artística que incluye la estrella Kepler-1625 (fondo),
el exoplaneta Kepler-1625b y su posible exoluna  (azul).
Crédito: NASA/ESA/L. Hustak
Desde el descubrimiento del primer exoplaneta (un planeta en órbita alrededor de una estrella distinta al Sol), hace 23 años, se han descubierto 3791 exoplanetas, con 2919 más aún por confirmar, en 2828 sistemas planetarios. Así, como es de imaginar, aunque la búsqueda y caracterización de exoplanetas sigue siendo importante, y nos permite conocer más sobre la formación de los planetas de nuestro Sistema Solar, es hora de dar el siguiente paso. ¿Cuál puede ser dicho paso? Las exolunas. Sabemos que Marte tiene 2 satélites (Deimos y Phobos) a su alrededor, 61 alrededor de Saturno, 27 alrededor de Urano, 14 alrededor de Neptuno y 79 son las lunas que rodean Júpiter; además de nuestra Luna alrededor de la Tierra, claro. Así pues, todo hace indicar que un buen número de esos 3791 exoplanetas confirmados podrían tener otros cuerpos orbitando a su alrededor (exolunas).

Un grupo de astrónomos de la Universidad de Columbia han analizado datos provenientes de los satélites espaciales Kepler y Hubble para encontrar lo que podrían ser indicios del descubrimiento de la primera luna en órbita alrededor de un planeta fuera de nuestro Sistema Solar. El sistema planeta-luna en cuestión se encontaría alrededor de la estrella Kepler-1625 a 8000 años-luz de la Tierra hacia la constelación del Cisne. Como muchos otros exoplanetas, éste se descubrió analizando curvas de luz de la estrella. Una estrella alrededor de la cual no gire ningún objeto mostrará siempre la misma cantidad de luz. Sin embargo, si entre nosotros y dicha estrella se cruza un cuerpo, observaremos rápidamente una bajada en la cantidad de luz recibida. La repetición en el tiempo de estas bajadas nos desvelarán la presencia de un exoplaneta en órbita a su alrededor así como nos permitirán conocer aspectos como su masa, distancia a la estrella y en ocasiones informaciones sobre su composición.

Así, la curva de luz de Kepler-1625 pronto mostró la presencia de un exoplaneta, el Kepler-1625b. Pero algo no cuadraba con los datos, parecía requerir de otro cuerpo, en órbita alrededor de Kepler-1625b, probablemente la primera exoluna observada hasta el momento. Análisis precisos de estos datos han revelado que, alrededor de Kepler-1625 (la estrella) orbita un cuerpo varias veces más masivo que Júpiter (Kepler-1625b, el exoplaneta), alrededor del cual, a su vez, orbita otro objeto de una masa cercana a la de Neptuno. Eso sí, debemos ser cautos. Con la cantidad actual de datos y la dificultad de los cálculos son muchas las incertidumbres que rodean este descubrimiento. Así, tendremos que esperar a que Hubble vuelva a estar operativo y tome más datos sobre este sistema para confirmar el descubrimiento de la primera exoluna.

Esta entrada es parte de una colaboración con el diario IDEAL que podéis leer aquí.

Para más información:
http://adsabs.harvard.edu/abs/2018arXiv181002362T
https://www.nasa.gov/press-release/astronomers-find-first-evidence-of-possible-moon-outside-our-solar-system

sábado, 17 de noviembre de 2018

Emisión proveniente del Universo lejano cubre casi todo el cielo

Radiación descubierta (Lyman-alpha) en el campo ultra profundo de Hubble proveniente
del Universo lejano. Crédito: Wisotzki et al. 2018
Un reciente estudio liderado por investigadores del Instituto Leibniz de Astrofísica en Potsdam (Alemania) ha encontrado un débil resplandor que podría rellenar casi la totalidad del cielo nocturno proveniente del Universo temprano. Aquí algunas pinceladas para comprender mejor este hallazgo.

Ya sabemos que cuando miramos al cielo en cierto modo estamos observando el pasado. Las grandes distancias que nos separan de los astros y el hecho de que la luz viaje a una velocidad finita, hace que la luz emitida desde las estrellas o galaxias que nos rodean tarde un tiempo en llegarnos. Así, si observamos un cuerpo a 2 millones de años luz (como la galaxia de Andrómeda), estaremos recibiendo luz que fue emitida hace 2 millones de años, o lo que es lo mismo, estaremos observando dicha galaxia como era hace 2 millones de años. Es gracias a esto que este grupo de astrónomos ha podido estudiar en detalle el material que rodea las primeras galaxias, formadas hace unos 12500 millones de años.

En esa época tan temprana, el Universo era un lugar más denso que el actual. Además, tal y como han demostrado recientes observaciones, las galaxias estaban rodeadas de grandes cantidades de hidrógeno (medio circungaláctico) a modo de "escombros" de la formación galáctica que violentamente estaba teniendo lugar en esos momentos. Hidrógeno que podía dispersar la radiación emitida por las galaxias a las que rodea, generando así débiles halos de radiación alrededor de éstas. Este grupo de astrónomos ha analizado dicha radiación en el campo conocido como "campo ultra profundo de Hubble" (zona observada por el telescopio espacial druante ~ 270 horas en 2004) y el "campo profundo de Hubble Sur". Para su sorpresa, no sólo han encontrado este tipo de radiación (Lyman alpha) alrededor de zonas donde Hubble no había detectado galaxias, sino que han encontrado esta radiación cubriendo casi la totalidad de los campos analizados. Suponiendo que todo el Universo sea simétrico, algo que estamos acostumbrados a asumir en Astronomía, esto supondría que, de tener una supervisión, en una noche estrellada deberíamos de ser capaces de ver esta radiación, rellenando el espacio entre galaxias y estrellas, proveniente del Universo cuando éste apenas tenía 1000 millones de años.

Esta entrada es parte de una colaboración con el diario IDEAL que podéis leer aquí.

Para más información:
http://adsabs.harvard.edu/abs/2018arXiv181000843W
https://www.eso.org/public/unitedkingdom/news/eso1832/?lang#1

jueves, 15 de noviembre de 2018

Luz intracúmulo como posible trazador de materia oscura

Distribución de luz intracúmulo (verde), de rayos X (rojo)
y de materia oscura (azul, masa en general) para el cúmulo
de galaxias AS1063. Crédito: Montes & Trujillo 2018.
Algunos de los grandes interrogantes en astrofísica moderna están relacionados con la materia oscura. Ya desde los años 30 astrónomos llevan hablando de un exceso de materia que es necesario para explicar cómo se mueven las galaxias como miembros del mismo pero que, por mucho que se intenta, permanece indetectada. En los años 70, Vera Rubin y Kent Ford encontraban otra evidencia en su favor. Las galaxias espirales no rotan como debían, una vez más necesitamos más materia de la que realmente podemos observar. A toda esta esquiva materia se le denominó materia oscura y el estudio de su naturaleza así como su distribución tanto alrededor de galaxias individuales como alrededor de cúmulos de galaxias es clave.

Modelos teóricos predicen cuál debe ser esta distribución. Sin embargo, si los astrónomos no tienen una manera de observar realmente dicha distribución, no hay manera real de validar o refutar dichas predicciones. Así, astrónomos empezaron a darse cuenta que podrían trazar dichas distribuciones de materia oscura alrededor de cúmulos de galaxias utilizando lentes gravitatorias. Einstein vaticinó que materia podría curvar lo que denominamos en física el espacio-tiempo haciendo que la luz se curve. Al curvarse la luz nuestros ojos o telescopios imaginan que esta luz viene en línea recta, apareciendo así curiosas formas en el cielo a modo de arcos e imágenes múltiples. Así, como la materia de un cúmulo de galaxias curva la luz proveniente de galaxias más lejanas, estudiando esta curvatura podemos acabar determinando, experimentalmente la distribución de materia oscura en un cúmulo de galaxias.

Sin embargo esto es muy muy muy complejo. Requiere de modelos muy precisos, computadores potentes y observaciones de la más alta calidad. Hay que buscar otra solución. Durante cierto tiempo se pensó que la solución podría estar en una emisión en rayos X que emite el gas caliente que rodea a los cúmulos de galaxias. Desgraciadamente hoy día sabemos que el gas está afectado por otros efectos (viscosidad, disipación, etc) por lo que el gas no sigue la distribución de materia oscura. Afortunadamente, una investigación reciente ha sugerido una posible alternativa, la luz intracúmulo. Hoy día sabemos que las galaxias y los cúmulos de galaxias se forman por interacciones entre galaxias. Así, como os podéis imaginar, al chocar dos o más galaxias además de formarse una galaxia más grande, quedan restos a modo de escombros (estrellas) que cuya luz acaba dando forma a esta luz intracúmulo. Este estudio ha demostrado que estas estrellas (y por tanto su luz) no se reparten de manera arbitraria por el espacio, sino que siguen la distribución de materia del cúmulo. Distribución que, como ya sabemos, viene dominada por la materia oscura. Así pues, este estudio, liderado por investigadores de la Universidad de New South Wales y del Instituto de Astrofísica de Canarias ha demostrado haciendo uso de imágenes muy profundas y de alta calidad del telescopio espacial Hubble que, efectivamente, la luz intracúmulo (algo relativamente fácil de observar) es un perfecto trazador de la distribución de materia oscura en cúmulos de galaxias.

Este estudio es de vital importancia y puede tener grandes consecuencias en nuestro afán por entender más sobre esta esquiva forma de materia que denominamos materia oscura.

Esta entrada es parte de una colaboración con el diario IDEAL que podéis leer aquí.

Más información:

martes, 13 de noviembre de 2018

Detectan material en órbita alrededor de una enana blanca

Concepción artística de fragmentos orbitando alrededor de
una enana blanca. Crédito: IAC.
Un reciente estudio liderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (no yo, que quede claro :) ha estudiado en detalle la única enana blanca conocida con fragmentos planetarios a su alrededor. El estudio detallado y en vivo de estos fragmentos es clave para entender el futuro de nuestro Sistema Solar, aunque siendo honestos, nadie estará ahí para corroborarlo :) Las enanas blancas son los cadáveres que vagan por el Universo tras el final de la vida de estrellas similares a nuestro Sol (inferior a 8 masas solares), incluyendo nuestro Sol, claro. Cuando éste ya no tenga temperatura suficiente como para albergar procesos de fusión termonuclear, las capas más externas serán expulsadas al espacio interestelar y el núcleo quedará expuesto en el centro como una enana blanca, formadas fundamentalmente por carbono. Pero, ¿qué le sucederá a la Tierra y demás planetas que orbitan alrededor del Sol al final de la vida de nuestro Sol? Es una pregunta cuya respuesta podremos intuir si analizamos enanas blancas actuales.

Como hemos dicho, las enanas blancas deberían estar compuestas fundamentalmente por carbono. Sin embargo, estudios han demostrado que las enanas blancas poseen una gran cantidad de otros materiales como oxígeno, aluminio, calcio, sodio o hierro. ¿De dónde proviene este material? Hasta hace poco pensábamos que dicho material es acretado por la enana blanca proveniente de material quebrantado de planetas que en su día orbitaban esta estrella en paz y harmonía. Hoy tenemos una idea mucho más concreta de este hecho. De la misma manera que los astrónomos detectan exoplanetas gracias a los cambios de luz en la estrella anfitriona debido a tránsitos y eclipses producidos por éstos, astrónomos han sido capaces de detectar que hay "algo" en órbita alrededor de WD 1145+017, una enana blanca de nuestra Galaxia. Este estudio liderado por investigadores del IAC ha podido concretar la naturaleza de este "algo". Observaciones precisas tomadas con los telescopios localizados en la isla canaria de La Palma han permitido desvelar que, efectivamente, existen restos de planetas desquebrajados en las fases finales de la vida de la estrella anfitriona. Además, las observaciones concuerdan con un escenario en el que del fragmento principal parece emanar una cola de material más difuso a modo de cometa. Estas observaciones nos pueden dar pistas de qué le sucederá a la Tierra en la que vivimos dentro de unos 4700 millones de años, cuando nuestro Sol se convierta en una enana blanca.

Esta entrada es parte de una colaboración con el diario IDEAL que podéis leer aquí.

Más información:

domingo, 11 de noviembre de 2018

Intensos campos magnéticos en un objeto entre enana marrón y planeta gigante

Recientemente se ha publicado en la revista "The Astrophysical Journal" un artículo titulado "The Strongest Magnetic Fields on the Coolest Brown Dwarfs". Artículo que puede pasar desapercibido pero que contine algunas informaciones y curiosidades astrofísicas bastante interesantes. Por un lado tenemos la transición entre planeta y estrella, y por otro lado la importancia y naturaleza de campos magnéticos en estrellas y planetas. Vamos por partes a ver si podemos cubrirlo todo en 3 parrafitos.

Concepción artística que muestra una enana marrón con
un intenso campo magnético.
En Astronomía el concepto de disco de acreción es muy importante. Nubes de gas y polvo pueden colapsar dando lugar a discos de acreción que, de ser muy masivos, pueden acabar formando galaxias enteras. En función de la violencia del proceso y masa involucrada podemos hablar de agujeros negros, nucleos activos de galaxias, o simplemente de la formación de estrellas o planetas. Si tenemos mucha masa colapsando, en el centro podremos formar estrellas muy masivas en cuyo interior se producen reacciones de fusión nuclear dando lugar a nuevos elementos. A mayor masa, mayor es esta eficiencia y la evolución de la estrella hasta que muere es distinta que en estrellas de menor masa, en las que la eficiencia de formación de nuevos elementos disminuye así como aumenta el tiempo de vida de la estrella. Pero qué pasa si la masa de la estrella formada se hace menor, y menor, y menor. Pues que nunca se producirán reacciones de fusión nuclear, y tendremos cuerpos como Júpiter, gigantes gaseosos. Pero como todo en ciencia, estamos ante es una transición suave y continua, con las enanas marrones en el lugar intermedio. Las enanas marrones son objetos subestelares, es decir, no son estrellas per se, porque no forman nuevos elementos en sus centros (presión de degeneración electrónica evita que puedan colapsar más), pero que sí se forman como estrellas (de manera independiente por colapso de material) y no como planetas (alrededor de otros sistemas). Realmente la distinción entre enana marrón y planeta gigante es bastante ambigua, pero hoy día decimos que objetos con una masa superior a 13 veces la masa de Júpiter se pueden considerar enanas marrones.

Ya sabemos qué es una enana marrón, ahora toca desvelar qué es esto de los campos magnéticos. El electromagnetismo es uno de los campos más espectaculares de la física, y para entender realmente la formación e implicación de los campos magnéticos necesitaríamos 200 artículos como este y un curso general de física. Así pues, digamos que la naturaleza microscópica de la materia que forma los imanes le da a éstos sus propiedades (por todos conocidas, y si no, mirad vuestro frigorífico), pero que también corrientes eléctricas puede provocar campos magnéticos. Así, desde un punto astrofísico, material en movimiento en el interior de estrellas o planetas pueden dar lugar a campos magnéticos (campo magnético terrestre, efecto dynamo, fenómenos de inducción, etc.). Además, en Astrofísica el estudio de los campos magnéticos es clave. Entre otros aspectos, el campo magnético juega un papel crítico en el colapso de nubes de gas y polvo para formar nuevas estrellas y planetas, ya que la forma de moverse de éste material está fuertemente influenciado por la presencia de campos magnéticos. Además, puede afectar la composición de las atmósferas de nuevos planetas al regular el viento solar que podría eliminar dicha atmósfera.

Así, la investigación que hoy nos ocupa ha sido capaz de medir el campo magnético en 5 estrellas enanas marrones de nuestra Galaxia, la Vía Láctea, midiendo campos magnéticos de una intensidad sin precedente en objetos de este tipo. Particularmente interesante es SIMP J01365662+0933473, una enana marrón de 12.7 veces la masa de Júpiter, y por lo tanto en el límite entre enana marrón y planeta gigante. Este objeto es uno de los objetos más pequeños que alberga un campo magnético de estas características. Además, se trata del primer objeto de masa planetaria detectado en radio. Si efectivamente este objeto fuese un exoplaneta aislado en lugar de una enana marrón, este descubrimiento abriría una nueva línea de investigación para detectar planetas "granujas" (del inglés rogue planets), planetas que han sido expulsados de su sistema planetario y que vagan libremente por el espacio intergaláctico, permitiéndonos también saber más sobre la formación y evolución de discos protoplanetarios.

Esta entrada es parte de una colaboración con el diario IDEAL que podéis leer aquí.

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sábado, 10 de noviembre de 2018

Posibilidad de agua en los planetas alrededor de Trappist-1

Concepción artística del sistema planetario alrededor de
Trappist-1. Crédito: NASA/JPL
Trappist-1, probablemente el sistema planetario más intrigante en la actualidad, sigue siendo portada de las revistas científicas. Este sistema se daba a conocer en mayo de 2017 cuando se publicaba su descubrimiento. Nos encontrábamos con un sistema de al menos 7 planetas (a 40 años-luz de distancia) en el que todos pasaban entre la línea de visión que une su estrella "anfitriona" (una estrella enana ultra fría) y nosotros, provocando así tránsitos de éstos por la superficie de la estrella (mostrando así cambios en la luz recibida de la estrella). Este hecho nos permitía indagar en la naturaleza de estos exoplanetas (planetas que orbitan otras estrellas). De esta forma se pudo concluir que los 7 planetas tenían masas y densidades similares a la tierra, y que 4 de ellos además se encontraban en la zona de habitabilidad de la estrella (básicamente la zona alrededor de una estrellas en la que podemos encontrar agua líquida). Además, utilizando modelos por ordenador, hace unos meses se pudo concluir también que los planetas alrededor de Trappist-1 podían llegar a tener hasta un 5% de elementos volátiles (elementos que fácilmente, sin necesidad de temperaturas enormes pueden pasar a estado gaseoso, elementos volátiles son dióxido de carbono, hidrógeno, agua, amoniaco, metano...). Gracias al complejo modelado realizado los autores del estudio pudieron concluir que buena parte de estos elementos era agua y vapor de agua.

Un reciente estudio ha utilizado lo que denominamos transit-timing variations (TTVs), o lo que es lo mismo, ha analizado las variaciones en el tiempo de diversos pasos de los planetas frente a la estrella que orbitan para determinar como nunca antes sus densidades. Estas medidas y el complejo tratamiento de datos realizado por los autores del trabajo ha permitido también conocer aspectos concernientes a su composición. Así, se ha dado a conocer que dos de estos exoplanetas (c y e) son planetas fundamentalmente rocosos. Pero lo interesante viene cuando analizamos TRAPPIST-1 b, d, f, g y h. En estos 5 casos, para entender los datos necesitamos que estos planetas tengan una densa atmósfera o incluso la presencia de océanos o hielo. De hecho, se calcula que la fracción en masa de agua de estos sistemas puede llegar a ser hasta del 5%, siendo el contenido en agua de la Tierra (por comparación) tan sólo del 0.1%. Además, el caso de "b" es especialmente interesante. Es el planeta que se encuentra más cerca de la estrella central y por lo tanto más influenciado por la radiación de ésta. La combinación de cercanía y presencia de una densa atmósfera hace que éste pueda tener temperaturas de hasta 1500ºC (debido a un fuerte efecto invernadero) y una presión atmosférica en su superficie de hasta 10-1000 bar (la presión a nivel del mar en la Tierra es aproximadamente de 1 bar). Mes a mes, casi día a día, nuevos datos y análisis llegan de este complejo sistema formado por 7 tierras que nos pueden dar importantes pistas sobre la formación y evolución de planetas terrestres formados en el mismo disco protoplanetario. Habrá que estar atentos para ver cuál será el nuevo descubrimiento que este sistema nos tiene reservado.

Esta entrada es parte de una colaboración con el diario IDEAL que podéis leer aquí.

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