Una galaxia enana y oscura oculta en una imagen de lente gravitacional

Las leves distorsiones ocultas en la impresionante imagen del lente gravitacional SDP.81 generada por ALMA son indicios claros de que hay una galaxia enana merodeando en el halo de una galaxia mucho más grande situada a unos 4.000 millones de años luz. Este hallazgo sienta un precedente que permitirá a ALMA encontrar muchos más objetos similares y podría ayudar a los astrónomos a buscar respuestas para importantes preguntas sobre la naturaleza de la materia oscura.

En 2014, en el marco de la Campaña de Línea de Base de ALMA, un equipo de astrónomos estudió una serie de objetos astronómicos para poner a prueba la nueva capacidad de alta resolución del telescopio. Una de las imágenes experimentales obtenidas fue la de un anillo de Einstein, generado por la gravedad de una galaxia masiva que curva la luz emitida por otra galaxia ubicada detrás de ella, a unos 12.000 millones de años luz.

Este fenómeno, conocido como lente gravitacional, fue predicho por Einstein en la teoría de la relatividad general y constituye una poderosa herramienta para estudiar galaxias situadas tan lejos que, de no ser por este fenómeno, serían imposibles de observar. Asimismo, el lente gravitacional aporta información sobre las propiedades de la galaxia más cercana según la forma en que su gravedad distorsiona y enfoca la luz de objetos más distantes.

En un nuevo artículo que se publicará en The Astrophysical Journal, el astrónomo Yashar Hezaveh, de la Universidad Stanford (California), y su equipo explican cómo un análisis detallado de esta popular imagen reveló los rastros de una oscura galaxia enana oculta en el halo de la galaxia más cercana.

“Podemos detectar estos objetos invisibles de la misma forma que se ven gotas de lluvia en una ventana. Las ves porque distorsionan la imagen de los objetos de fondo”, explica Hezaveh. En el caso de la gota de lluvia, la distorsión de la imagen es provocada por la refracción. En esta imagen la influencia gravitacional de la materia oscura provoca distorsiones similares.

magen distorsionada de la galaxia más distante (arcos rojos) y más cercana (azul). (Imagen: ALMA)

Según las teorías actuales, la materia oscura, que representa cerca del 80 % de la masa del Universo, está hecha de partículas desconocidas que no interactúan con la luz visible ni con las demás formas de radiación electromagnética. No obstante, la materia oscura tiene una masa cuantificable, de manera que se puede identificar por su influencia gravitacional.

Para llevar a cabo su análisis, los investigadores hicieron trabajar miles de computadores en paralelo durante varias semanas, incluido Blue Waters, el supercomputador más potente de la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU., para buscar anomalías sutiles que tuvieran un equivalente medible en cada “banda” de señales de radio. Al combinar estos datos, los investigadores obtuvieron una imagen sin precedentes del halo de la galaxia que actúa como lente —una zona difusa y prácticamente sin estrellas, alrededor de la galaxia—y descubrieron una característica aglomeración con menos de un milésimo de la masa de la Vía Láctea.

Debido a su relación con la galaxia más grande, la masa estimada y su ausencia en el espectro óptico, los astrónomos creen que esta anomalía gravitacional podría ser causada por un satélite extremadamente tenue y dominado por materia oscura. Según los modelos teóricos, la mayoría de las galaxias debería de tener numerosas galaxias enanas como esta y otros tipos de astros. Pero ha sido difícil encontrarlos. Incluso alrededor de nuestra propia Vía Láctea, los astrónomos han logrado identificar apenas unos 40 de los miles de objetos satélites que debería haber.

“Esta diferencia entre el número de satélites observados y las cantidades previstas en los modelos ha sido un gran problema para la cosmología desde hace unos veinte años, e incluso ha sido calificada como una ‘crisis’ por algunos investigadores”, señala Neal Dalal, de la Universidad de Illinois, quien forma parte del equipo. “Si estos objetos enanos están dominados por la materia oscura, esa podría ser la explicación, y nos ayudaría a entender la verdadera naturaleza de la materia oscura”, agrega.

Según los modelos informáticos de la evolución del Universo, al medir el nivel de “agolpamiento” de la materia oscura se puede determinar su temperatura. Por lo tanto, los astrónomos pueden contar el número de pequeñas aglomeraciones de materia oscura alrededor de galaxias distantes para medir la temperatura de la materia oscura, muy presente en el Universo.

“Si simplemente no existen esos objetos en los halos, entonces nuestro modelo actual de la materia oscura es incorrecto y tendremos que cambiar lo que pensamos y creemos saber sobre las partículas de materia oscura”, cuenta Daniel Marrone, de la Universidad de Arizona, quien también firma el artículo.

Este estudio, en cambio, sugiere que la mayoría de las galaxias enanas no puede ser detectada simplemente porque están compuestas de materia oscura invisible, y emiten poquísima o ninguna luz. “Nuestras mediciones actuales concuerdan con las predicciones sobre la materia oscura y fría", señala Gilbert Holder, de la McGill University, en Montreal (Canadá), quien participó en el estudio. “Para estar más seguros tendremos que estudiar muchos más lentes gravitacionales”, agrega.

“Esta es una excelente demostración de la capacidad de ALMA”, observa Hezaveh. “Ahora tenemos la certeza de que ALMA puede llegar a descubrir esas galaxias enanas. El próximo paso es seguir buscándolas para tener una idea de su abundancia y ver si las partículas de materia oscura podrían tener temperaturas más tibias”. (Fuente: ALMA/DICYT)

Misterioso alineamiento rotatorio de agujeros negros

Unas radioimágenes del espacio profundo han revelado que unos agujeros negros supermasivos en una región lejana del universo están todos lanzando chorros polares de ondas de radio que denotan un alineamiento rotatorio.

El descubrimiento es el primero en revelar un alineamiento de chorros de agujeros negros masivos en el centro de sus respectivas galaxias, a lo largo de un gran volumen de espacio. El hallazgo hecho por el equipo internacional de Russ Taylor, de la Universidad de Ciudad del Cabo en Sudáfrica, y Preshanth Jagannathan, del Observatorio Nacional de Radioastronomía, en Socorro, Nuevo México, Estados Unidos, ha sido posible gracias a una inspección minuciosa, mediante captación de radioimágenes, realizada durante tres años y en la que se han observado las ondas de radio procedentes de una región llamada ELAIS-N1, usando el conjunto de radiotelescopios GMRT (Giant Metrewave Radio Telescope) en la India.

Los chorros son producidos por los agujeros negros supermasivos situados en los centros de estas galaxias, y la única forma de que exista este alineamiento es que todos ellos estén girando en la misma dirección.

La alineación es enigmática porque estos agujeros negros no tienen ninguna relación entre sí, ni forma alguna de influenciarse directamente a lo largo de escalas de distancia tan enormes.

Una imagen del mapa de ondas de radio que cubre la región ELAIS-N1, con los chorros de los agujeros negros alineados. La imagen de la izquierda tiene círculos blancos alrededor de las galaxias con agujeros negros centrales de rotación alineada; la de la derecha no tiene los círculos. (Foto: Russ Taylor)

La única explicación plausible sería que este alineamiento de giro se hubiera producido durante la formación de las galaxias en un pasado lejano, como resultado de fluctuaciones primigenias de masa en el universo temprano.

Cambio de órbita para el plan espacial argentino

Con el desarrollo del Tronador II, la Argentina está muy cerca de entrar al selecto grupo de 10 países que tienen la capacidad de fabricar un lanzador de satélites. Se trata de un proyecto que comenzó durante la gestión del Gobierno anterior, al igual que la fabricación de los satélites de observación de la Tierra SAOCOM 1 y 2. Ambos son llevados adelante por la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE), un ente autárquico que funcionaba en la órbita del Ministerio de Planificación Federal, Inversión Pública y Servicios. Con el cambio de gobierno y el desmantelamiento de esa cartera, el Poder Ejecutivo Nacional dispuso que la CONAE pasara a funcionar bajo la órbita del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva (MINCYT), a través del Decreto 242/2016, publicado el pasado 26 de enero en el Boletín Oficial.

A raíz de la paralización del ARSAT-3, otro proyecto iniciado durante el Gobierno anterior, TSS consultó a la CONAE sobre la continuidad de los desarrollos espaciales a su cargo y los cambios que implica el traspaso de la institución de la órbita del Ministerio de Planificación al MINCYT. “La CONAE es un ente autárquico. Por lo tanto, sus objetivos generales están fijados por la ley de creación, así que no van a cambiar”, asegura Cristina Cambiaggio, miembro del directorio de la CONAE. “Ya hubo una reunión de directorio con el ministro Lino Barañao, en la cual él ratificó que los proyectos que se venían realizando van a seguir adelante”, indica Cambiaggio, doctora en física y exsubsecretaria de Evaluación Institucional del MINCYT.

La CONAE fue creada en 1991 por el decreto 995/91, ratificada por la ley 24.061 de presupuesto para 1992 y por la ley 11.672 de 1999. Es el único organismo del Estado nacional con competencia para entender, diseñar, ejecutar, controlar, gestionar y administrar proyectos, actividades y emprendimientos en materia espacial.

El desarrollo de la actividad espacial fue declarada como política de estado y de prioridad nacional en el año 2005, a través del Decreto 532/05. El año pasado se promulgó la Ley 27.208 de Desarrollo de la Industria Satelital, que la estableció como política de estado y aprobó el Plan Satelital Geoestacionario Argentino 2015-2035. Sin embargo, Cambiaggio aclara que, si bien la CONAE es la autoridad encargada de llevar el registro de todo lo que se envía al espacio, “no tiene nada que ver con los satélites de telecomunicaciones, porque trabaja con satélites de observación de la Tierra. Por supuesto que hay una relación tecnológica y los conocimientos se pueden compartir, pero son temas independientes”.

Con respecto a la continuidad del trabajo de la CONAE, Cambiaggio dice que, además de la palabra del ministro de Ciencia, han recibido el apoyo del presidente Mauricio Macri. “Conrado Varotto, director ejecutivo y técnico de la CONAE, me comentó que, en la última reunión de gabinete ampliado, realizada en Tecnópolis, luego de exponer los objetivos y proyectos que se están llevando adelante, todo el gabinete quedó gratamente impresionado y hubo una promesa formal de continuar con ellos”.

Los objetivos y proyectos de la CONAE están en el Plan Espacial Nacional. El último se realizó para el período 2004-2015 y, según Cambiaggio, actualmente están trabajando en la elaboración de un nuevo plan, en el que se explicita la continuidad de proyectos como el Tronador II, los SAOCOM, los satélites de arquitectura segmentada SARE y el proyecto SABIA-Mar (Satélite Argentino Brasileño para Información del Mar).

Para Cambiaggio, el hecho de pasar a depender de la cartera de Ciencia facilita la comunicación entre los expertos de la CONAE y del Ministerio, pero aclara que siempre hubo buena interrelación entre ambas áreas. “Todos los proyectos de la CONAE son llevados adelante con una amplia participación del sistema científico y tecnológico argentino. Esto siempre fue así y va a continuar”, dice, y resalta que gran parte de la integración entre las áreas se debe a la tarea del Consejo Interinstitucional de Ciencia y Tecnología (CICYT), un espacio de articulación entre los diferentes organismos nacionales dedicados a actividades científicas y tecnológicas.

Sí hay cambios en la parte organizacional y se debe a que los cargos de presidente y vicepresidente de la institución corresponden a las autoridades políticas del ministerio bajo cuya órbita se encuentra la CONAE. Así, mientras que durante la gestión anterior el presidente era el ministro de Planificación, Julio de Vido, actualmente ese cargo pasó a ser del ministro de Ciencia, Lino Barañao. De todos modos, el director ejecutivo y técnico de la CONAE continúa siendo Varotto, ya que es facultad del directorio de la institución ratificar, nombrar o remover a quien ejerce este cargo. (Fuente: Agencia TSS/Nadia Luna)

La imagen más detallada de un disco protoplanetario obtenida por ALMA

La estrella TW Hydrae es un conocido objeto de estudio para los astrónomos debido a su proximidad a la Tierra (unos 175 años luz de distancia) y su condición de estrella infante (cerca de 10 millones años). Además, desde la Tierra, la vemos de cara, lo cual ofrece a los astrónomos una vista poco habitual y sin distorsiones de los discos protoplanetarios que hay alrededor de la estrella.

"Estudios anteriores, realizados con telescopios ópticos y con radiotelescopios, confirman que TW Hydrae alberga un prominente disco cuyas características sugieren que hay planetas comenzando a formarse", afirma Sean Andrews, del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian en Cambridge, Massachusetts (EE.UU.) y principal autor de un artículo publicado hoy en la revista Astrophysical Journal Letters. "Las nuevas imágenes de ALMA muestran el disco con un detalle sin precedentes, revelando una serie de anillos concéntricos de brillante polvo y zonas oscuras, con interesantes características que pueden indicar que se está formando un planeta con una órbita parecida a la de la Tierra".

En las nuevas imágenes hay otras zonas con pronunciadas brechas que se encuentran a tres mil millones y seis mil millones de kilómetros de la estrella central, distancias similares a las medias que separan al Sol de Urano y Plutón dentro de nuestro Sistema Solar. También parecen ser el resultado de la unión de partículas que acabarán dando lugar a planetas, que más tarde barrerán sus órbitas de polvo y gas y concentrarán el material restante en bandas bien definidas.

Para lograr estas nuevas observaciones de TW Hydrae, los astrónomos obtuvieron imágenes de la débil emisión de radio emitida por los granos de polvo milimétricos del disco, revelando detalles en distancias como la que separa a la Tierra del Sol (unos 150 millones de kilómetros). Estas detalladas observaciones fueron posibles gracias a la configuración de larga base y alta resolución de ALMA. Cuando las antenas de ALMA están en su máxima separación (hasta 15 kilómetros de distancia) el telescopio es capaz de resolver detalles muy finos. "Esta es la imagen de ALMA con mayor resolución espacial obtenida de un disco protoplanetario. ¡Será muy difícil superarla en el futuro!", dijo Andrews.

Imagen del ALMA del disco de formación de planetas alrededor de la joven estrella de tipo solar TW Hydrae. El recuadro (parte superior derecha) hace un zoom sobre el hueco más cercano a la estrella, que está a la misma distancia a la que se encuentra la Tierra del Sol, lo que sugiere que una versión infantil de nuestro planeta podría estar surgiendo del polvo y el gas. Las características adicionales concéntricas claras y oscuras, representan a otras regiones de formación de planetas en regiones del disco más alejadas. (Foto: S. Andrews (Harvard-Smithsonian CfA), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO))

“TW Hydrae es bastante especial. Es el disco protoplanetario conocido más cercano a la Tierra y puede ser muy parecido al Sistema Solar cuando tenía sólo 10 millones de años de edad”, añade el coautor David Wilner, también del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian.

Observaciones anteriores de ALMA de otro sistema, HL Tauri, muestran que discos protoplanetarios aún más jóvenes — de tan solo 1 millón de años — pueden mostrar señales similares de formación planetaria. Estudiando el disco de TW Hydrae, más viejo, los astrónomos esperan comprender mejor la evolución de nuestro propio planeta y las perspectivas para sistemas similares de la Vía Láctea.

Ahora los astrónomos quieren saber cuán frecuentes son este tipo de características en discos alrededor de otras estrellas jóvenes y cómo pueden cambiar con el tiempo o el entorno. (Fuente: ESO)