Miniestallido en una estrella 40 días antes de su explosión como supernova

Antes de convertirse en supernova, algunas grandes estrellas sufren una especie de "miniexplosión", lanzando al espacio una buena porción de su material. Aunque varios modelos predicen este comportamiento, y las evidencias obtenidas de algunas supernovas apuntan en esta dirección, en realidad las observaciones de tales estallidos previos a las explosiones han sido muy inusuales. En una nueva investigación dirigida por Eran Ofek, del Instituto Weizmann de Ciencia, en Israel, se ha encontrado que un estallido tuvo lugar poco tiempo antes (sólo 40 días) de que una estrella masiva sufriera una explosión de supernova.

Este hallazgo fue bastante inesperado, pero los científicos supieron sacarle partido. La cronología de eventos y la masa del material eyectado les ayudaron a validar un modelo particular que predice este tipo de eventos previos a la explosión de supernova. El análisis estadístico demostró que no había más que un 0,1 por ciento de probabilidades de que la explosión previa y la supernova fueran acontecimientos sin relación entre ellos.

Los resultados de la investigación ayudan a clarificar la secuencia de acontecimientos que conducen a una supernova, y también proporcionan información reveladora sobre los procesos que tienen lugar en los núcleos de estrellas tan masivas a medida que avanzan hacia la etapa final de sus vidas.


La supernova estudiada, conocida como SN 2010mc, fue de Tipo II.

La estrella comenzó siendo una estrella masiva, con al menos 8 veces la masa de nuestro Sol. A medida que una estrella de esta clase envejece, la fusión nuclear interna que la mantiene en funcionamiento produce elementos cada vez más pesados, hasta que su núcleo llega ser mayormente de hierro. En este punto, el pesado núcleo se derrumba, aplasta y comprime sobre sí mismo con rapidez, y la estrella explota.

En la investigación han trabajado una veintena de científicos de Israel, Estados Unidos y el Reino Unido.

El ‘retrato’ del universo más joven desafía al modelo cosmológico estándar

La radiación del fondo cósmico de microondas (RFCM) es conocida como el eco o el resto de la explosión inicial del universo, el Big Bang. Los primeros datos del satélite Planck de la Agencia Espacial Europea, en cuya misión participa el español Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), han dado lugar al mapa más detallado de esta forma de radiación. Esta representación gráfica tan precisa ha revelado ciertas características del universo que difieren de las propuestas por el modelo cosmológico estándar.

La información recogida por el telescopio espacial durante 15 meses y medio proporciona una imagen de cómo era el universo cuando tenía unos 380.000 años de antigüedad. Según estos datos, el cosmos, observado a las más grandes escalas, no presenta las mismas propiedades en todas las direcciones. Dicha cualidad es conocida como isotropía y sería la esperada bajo el marco cosmológico estándar.

El fondo cosmico de microondas

Poco después del Big Bang, el universo sufrió un proceso de expansión acelerada denominado inflación. Convencionalmente, este periodo está asociado a una etapa de homogenización de la composición del universo en todas las direcciones. No obstante, el mapa obtenido por Planck muestra una asimetría hemisférica, es decir, que las dos mitades del mapa poseen las mismas características.

En concreto, a gran escala, una de las mitades del mapa presenta más contraste de temperaturas con respecto al valor medio que la opuesta. Esta misma mitad, a su vez, alberga una zona especialmente grande y fría, la llamada Mancha Fría, cuyas características son anómalas.
Aunque la mayoría de la información obtenida por Planck sí que confirma las predicciones del modelo cosmológico estándar, para el investigador del Instituto de Física de Cantabria (centro mixto del CSIC y de la Universidad de Cantabria) Enrique Martínez, investigador del proyecto, “la anomalía encontrada podría ser la punta del iceberg de nuevos fenómenos físicos cuya naturaleza está aún por desentrañar”.

El equipo de Martínez ha sido el encargado, entre otras labores, de obtener el propio mapa de RFCM a través de un método que discrimina las emisiones contaminantes procedentes de otras fuentes. Por su parte, el también investigador del CSIC y participante del proyecto Marcos López-Caniego explica: “Hemos hecho muchas pruebas para intentar justificar dichas anomalías como resultado de otras fuentes de radiación, pero no lo hemos conseguido. Esto podría sugerir que el universo no es, por tanto, isótropo a gran escala como creíamos”.

Misiones espaciales previas ya habían detectado indicios de la región fría anómala. Según el investigador de la Universidad de Cantabria Patricio Vielva, “la precisión con la que la mancha fría ha sido revelada por Planck hace que no pueda ser ignorada y que sea realmente necesario buscar una explicación plausible para su origen”. Para Vielva, “el siguiente reto es construir un modelo nuevo que reconcilie estas anomalías con el modelo genérico, aunque todavía no sabemos qué tipo de física hará falta para ello”.

Aparte de las anomalías desveladas, Planck también ha sido capaz de redefinir con mayor precisión la composición exacta del universo. Sus datos aumentan la proporción de materia ordinaria del 4,5% al 4,9%, y la de materia oscura del 22,7% al 26,8%. La energía oscura se reduce, por tanto del 72,8% al 68,3%.

Del mismo modo, la información del satélite afina la constante de Hubble, que es aquella que representa la razón de expansión del universo. Según el telescopio espacial, el universo se expande a 67,15 km/s/Mpc [kilómetros por segundo por megapársec (unidad de medida de la distancia a nivel extragaláctico)]. Todas estas cifras fijan la edad del universo en 13.820 millones de años.

Por último, la misión también ha realizado un catálogo de 1.200 cúmulos de galaxias, muchos de ellos desconocidos hasta la fecha, y un catálogo de más de 25.000 fuentes compactas galácticas y extragalácticas. Para ello, se han servido de herramientas de detección y caracterización desarrolladas por los investigadores del CSIC.

Según López-Caniego, “estos resultados permitirán mejorar el conocimiento sobre la formación y evolución de los cúmulos de galaxias, y acotar algunos parámetros cosmológicos de manera independiente a la RCFM”.

Los datos recopilados por Planck han dado lugar a 29 artículos científicos. El satélite, que fue lanzado en 2009, continúa surcando el espacio en busca de nueva información que aumente el conocimiento disponible sobre el universo. (Fuente: CSIC/DICYT)

Reconstruyen la temperatura global desde hace más de 11.000 años

Es un hecho que el clima se ha calentado desde la revolución industrial. Estudios científicos que contemplan los últimos 1.500 años sugieren que el calentamiento global actual no tiene precedentes.

Un equipo de investigadores de dos universidades estadounidenses, liderado por Shaun Marcott, de la Universidad Estatal de Oregón, ha combinado registros de temperatura de todo el planeta para descifrar cómo ha cambiado la temperatura regional y global durante los últimos 11.300 años (Holoceno).

“El clima actual puede calibrarse a partir de datos instrumentales en la superficie del planeta o por medio de satélites. Pero, para determinar el clima más allá de los últimos 150 años, se necesitan métodos más indirectos”, apunta el estudio. 

Los geólogos que participaron en el trabajo desarrollaron registros de temperatura del pasado de forma local, en todo el planeta, por medio de muestras marinas y terrestres como corales o conchas de ciertos organismos marinos.

Según los expertos, “estas muestras tienen firmas químicas y físicas que proveen registros confiables de temperaturas”. Los investigadores combinaron estos registros como muestra 'maestra' y el patrón que surge señala un aumento en la temperatura conforme la última era glacial toca a su fin.

Las condiciones cálidas continuaron hasta la mitad del Holoceno, seguidas por una tendencia de enfriamiento durante los siguientes 5.000 años, que culminaron hace alrededor de 200 años. Desde entonces, las temperaturas han aumentado constantemente, dejando a la Tierra con una temperatura global más alta que durante el 90% de todo el Holoceno.

“Si los modelos son correctos, el planeta sobrepasará la calidez pico del Holoceno para el 2100”, concluyen. (Fuente: SINC)

Más evidencias de la existencia de un océano en una luna de Júpiter

Un nuevo y detallado análisis revela la mayor evidencia obtenida hasta ahora de la existencia de un océano de agua salada bajo la superficie de hielo de Europa, una luna de Júpiter, y de que el agua salada de ese vasto mar líquido a veces alcanza la superficie.

El hallazgo, basado en algunos de los mejores datos de su tipo desde la misión Galileo de la NASA (1989 a 2003) para estudiar a Júpiter y sus satélites, sugiere que hay un intercambio químico entre el océano y la superficie. Esto hace del océano un medio más rico químicamente de lo que se creía hasta ahora.

Sector de la superficie helada de Europa

Se piensa que el océano de Europa cubre la luna entera y tiene aproximadamente 100 kilómetros (60 millas) de espesor. Desde los días de las misiones Voyager y Galileo de la NASA, los científicos han debatido la composición de la superficie de Europa. El espectrómetro infrarrojo a bordo de la Galileo no fue capaz de proporcionar el nivel de detalle necesario para identificar de manera inequívoca algunos de los materiales presentes en la superficie. Ahora, utilizando el telescopio Keck II en Mauna Kea, Hawái, y su espectrómetro OSIRIS, el equipo de Mike Brown, astrónomo del Instituto Tecnológico de California en la ciudad de Pasadena, y Kevin Hand del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, también en Pasadena, han identificado un rasgo espectroscópico en la superficie de Europa que indica la presencia de una sal de sulfato de magnesio, un mineral llamado epsomita, que podría haberse formado por oxidación de un mineral que, probablemente, procede del océano subyacente.

El sulfato de magnesio parece ser generado por la irradiación de azufre expulsado de la Io (otra luna de Júpiter) y la sal de cloruro de magnesio que se origina en el océano de Europa, según lo deducido por los autores del estudio.

Los cloruros, tales como el cloruro de sodio y el de potasio, que se cree que estén presentes en la superficie de Europa, en general no son detectables porque no tienen características espectrales infrarrojas inconfundibles. Pero el sulfato de magnesio sí es detectable. Los investigadores creen que la composición del océano de Europa puede asemejarse mucho a los océanos salados de la Tierra.

Europa se considera un objetivo principal en la búsqueda de vida fuera de la Tierra. "Si algo hemos aprendido acerca de la vida en la Tierra, es que donde hay agua líquida, por regla general hay vida", argumenta Hand.

¿La gravedad funciona igual en todas las regiones del universo?

A juzgar por los resultados de una nueva investigación, una propiedad crucial medida en galaxias enanas que son satélites de una galaxia grande y cercana, la de Andrómeda, coincide con notable exactitud con la predicción hecha por una hipótesis conocida como Dinámica Newtoniana Modificada, o MOND (acrónimo de MOdified Newtonian Dynamics), la cual postula que la gravedad no funciona igual en todas las regiones del universo. En pocas palabras, la MOND sugiere que, bajo ciertas condiciones, la ley de la gravitación de Newton resulta alterada.

La propiedad galáctica predicha que se ha medido en este estudio es la velocidad promedio de objetos, unos con respecto a otros, dentro de una galaxia.

La predicción, efectuada mediante la Dinámica Newtoniana Modificada, por el equipo de Mordehai (Moti) Milgrom, del Instituto Weizmann de Ciencia, en Israel, y Stacy McGaugh, de la Universidad Case Western Reserve, en Cleveland, Ohio, Estados Unidos, es la última de varias hechas a la luz de esta hipótesis y que han tenido acierto.

Los astrónomos y los físicos necesitan alguna explicación para el hecho de que las galaxias rotan más rápido que lo predicho por la ley de la gravedad, sin que sus astros salgan despedidos hacia el espacio intergaláctico.

Galaxia de Andromeda

Esa necesidad propició que diversos científicos teorizasen que hay materia "invisible" que aporta la masa extra para explicar esa anomalía. A esta materia oculta que mantiene atados a los astros de una galaxia se la llama materia oscura, y se comenzó a tener en cuenta esta posibilidad a partir de 1932, de la mano del astrónomo holandés Jan Oort.

Sin embargo, sigue sin haber evidencias directas y claras de la existencia de la materia oscura. Y además existen, a juicio de algunos científicos, cabos sueltos que podrían indicar errores.

Insatisfecho con la hipótesis de la materia oscura, Milgrom introdujo en 1983 la hipótesis de la Dinámica Newtoniana Modificada (MOND), que explica las aparentes anomalías vistas en la dinámica de los sistemas cósmicos, sin tener que recurrir a agregar masa extra oculta para poder explicar lo observado.

Los resultados de la nueva investigación son ciertamente intrigantes, ya que parecen poner en tela de juicio la precisión del modelo cosmológico hoy vigente del universo.

La veloz rotación de un agujero negro encierra la historia de su galaxia

Los observatorios espaciales XMM-Newton de la ESA y NuSTAR de la NASA han hallado, en el corazón de una galaxia espiral, un agujero negro supermasivo girando casi a la velocidad de la luz, ofreciendo nueva información sobre cómo crecen las galaxias.

Se cree que los agujeros negros supermasivos acechan desde los centros de casi todas las grandes galaxias, y los científicos consideran que la evolución de las galaxias está inextricablemente ligada a la evolución de sus agujeros negros.

Se estima que la velocidad de rotación de un agujero negro refleja la historia de su formación. En esta imagen, un agujero negro que crece de manera constante, alimentado por un flujo uniforme de material en espiral que cae sobre él, no debería girar a esas altas velocidades. La rotación veloz podría también ser el resultado de la fusión de dos agujeros negros más pequeños.

Por otro lado, un agujero negro zarandeado por pequeñas aglomeraciones de material golpeando desde todas direcciones, terminaría rotando de un modo relativamente más lento.

Estos escenarios reflejan la propia formación de la galaxia, dado que una fracción de toda la materia atraída hacia la galaxia acaba llegando al agujero negro. Por este motivo, los astrónomos están deseando medir los índices de rotación de los agujeros negros en el corazón de las galaxias.

Una forma de hacerlo es observar los rayos X emitidos por el gas caliente de un disco justo fuera del “horizonte de sucesos”, los límites que rodean a un agujero negro más allá de los cuales nada, ni siquiera la luz, puede escapar.

En particular, los átomos calientes de hierro producen una fuerte señal de rayos X en un rango de energía muy específico, desdibujado por la rotación del agujero negro. La naturaleza de este emborronamiento puede utilizarse para inferir el índice de rotación.

Utilizando esta técnica, observaciones previas han sugerido que en algunas galaxias hay agujeros negros que giran a velocidades extremadamente altas. Sin embargo, confirmar el índice de rotación ha sido muy difícil, ya que el espectro de los rayos X también puede emborronarse debido a la presencia de absorbentes nubes de gas que se encuentren cerca del disco. Hasta ahora, ha sido imposible separar ambos escenarios.

Durante cerca de 36 horas, en Julio de 2012, el satélite XMM-Newton de la ESA y el satélite de la NASA NuSTAR –Nuclear Spectroscopic Telescope Array– observaron simultáneamente la galaxia espiral NGC 1365. XMM-Newton capturó los rayos X de energía más baja, mientras que NuSTAR captó los datos de energías más altas.

 

Los datos combinados probaron ser la clave para descifrar el enigma. Un modelo de agujero negro girando hace una clara predicción de la proporción de rayos X de altas energías y rayos X de bajas energías. Lo mismo puede decirse para las nubes absorbentes de gas.

Pero hay que destacar que las predicciones son diferentes y los nuevos datos solo coinciden con un escenario de agujero negro en rotación.

“Podemos descartar por completo el modelo de absorción”, afirma Guido Risaliti, INAF – Osservatorio Astrofisico di Arcetri (Italia), quien lideró esta investigación.

“Ahora que sabemos cómo medir índices de rotación de agujeros negros, podemos usarlos para inferir la evolución de sus galaxias anfitrionas”.

El agujero negro de NGC 1365 gira a una velocidad cercana a la de la luz. Esto sugiere que la galaxia ha crecido de manera continua a lo largo del tiempo, con un flujo constante de material cayendo al agujero negro central.

Sin embargo, los astrónomos aún no pueden descartar un único y enorme evento en el que dos galaxias y, posteriormente, sus agujeros negros, se hubieran fusionado, produciendo una súbita aceleración del agujero negro supermasivo resultante. (Fuente: ESA)

Más ojos mirando al cosmos

El proyecto GLORIA es la primera red de telescopios robóticos del mundo disponible para toda la sociedad de forma gratuita.

Es un proyecto que surge pensando en la escasez de telescopios robóticos y de astrónomos disponibles para trabajar con la gran cantidad de información que se puede captar del espacio exterior. El objetivo es conseguir que miles de ojos y mentes apunten al cosmos. La idea está basada en un software capaz de facilitar la investigación en Astronomía mediante el uso de telescopios robóticos. Su principal característica es la gratuidad y la plena disponibilidad para cualquier tipo de usuario, desde el ciudadano que tiene curiosidad por la Astronomía hasta el catedrático en Astrofísica de la universidad más prestigiosa.

GLORIA significa 'GLObal Robotic-telescopes Intelligent Array for e-science' y es el nombre de esta iniciativa que busca ser una estructura web 2.0. que posibilite la observación mediante telescopios y la realización de proyectos en tiempo real. A través de la web http://gloria-project.eu/, lo único necesario para poder acceder a la comunidad es una conexión a internet, un navegador web y cierta curiosidad científica.

El proyecto está formado por socios de distintos países europeos y de América del Sur: España, Chile, Italia, la República Checa, Reino Unido, Rusia, Polonia e Irlanda, aunque la red incluye telescopios robóticos ubicados también en Argentina, Sudáfrica y Nueva Zelanda. “Lo que buscamos es que los ciudadanos puedan participar de una forma activa en la Astronomía”, asegura en declaraciones a DiCYT Miquel Serra-Ricart, investigador del Instituto Astrofísico de Canarias.

La red se encarga de controlar todos los telescopios robóticos y su instrumentación, que tiene distribuidos por el planeta, hacer accesible todo el software libre para cualquier usuario y realizar experimentos on line y otros utilizando los datos previamente obtenidos en los mismos telescopios. El software utilizado proporciona una serie de herramientas para la realización de experimentos astronómicos como son la creación de escenarios y control de telescopios, cámaras y cúpulas de forma remota. También permite conectar a la red cualquier telescopio robótico particular para compartir los datos obtenidos con el mismo. La metodología es sencilla, consiste en ir directamente a la página sky-live.tv

La web ofrece también las distintas expediciones en un formato Time-lapse, gracias al cual se consigue que, a pesar de la lentitud de un determinado suceso, todo lo capturado se mueva muy rápidamente; por ejemplo, el año pasado los científicos del proyecto realizaron una serie de experimentos itinerantes para seguir las auroras boreales, el tránsito de Venus y los eclipses totales de Sol. Con esto, se busca poner a disposición de los estudiantes este tipo de expediciones. "Es un sueño hecho en realidad, me hace sentir muy satisfecho”, comenta Miquel Serra-Ricart, que siempre ha viajado en busca de este tipo de fenómenos. Con estas experiencias se intenta atraer la atención de nuevos usuarios y fidelizar sus visitas para que ellos mismos puedan continuar con la investigación.

El proyecto está coordinado por el grupo CICLOPE, un grupo de investigación en Informática de la Universidad Politécnica de Madrid liderado por Francisco Sánchez que trabaja con la filosofía del código abierto para hacer accesible toda la información conseguida. “De momento se encarga de la definición de experimentos y telescopios más que del propio análisis de los datos y resultados; se busca crear una comunidad a través de internet para poder observar las mejores imágenes proporcionadas por nuestra red. En un par de semanas se podrá ver publicado el primer proyecto, el cual describe la actividad solar a partir de observaciones del telescopio del observatorio del Teide”, expone el astrofísico.

Uno de los principales intereses de este proyecto es la labor educativa y la motivación a los más jóvenes, por ello, la misma página del proyecto ofrece una serie de actividades educativas destinadas a profesores para su posterior realización con los alumnos en el aula.

En realidad, es una nueva red social, pero centrada en la Astronomía, gracias a la cual se puede elaborar lo que se conoce como ciencia ciudadana. Cualquiera puede aprovechar sus foros de discusión, ya que puede equivaler a un nuevo Facebook astronómico mundial con el fin de investigar más y mejorar la Astronomía.

Como el tiempo de observación de cada miembro está limitado, se efectúa un cálculo en el que se tiene en cuenta la participación en la red, ya sea de una manera on line u off line y se evalúa por el resto de usuarios, para poder reservar un tiempo mayor. De esta forma, se consigue una mayor participación en la investigación y el manejo de datos, objetivos primordiales de GLORIA. (Fuente: BAC/DICYT)