Agujeros negros y colisiones estelares pueden iluminar el lado oscuro universo

Los científicos que buscan captar pruebas de la materia oscura – la sustancia invisible que se piensa que constituye gran parte del universo – pueden encontrar una útil herramienta en el reciente trabajo de investigadores de la Universidad de Princeton y la Universidad de Nueva York. El equipo dio a conocer en un informe publicado en la revista Physical Review Lettersde este mes, un método creado para la detección de colisiones de estrellas contra un esquivo tipo de agujero negro, el cual está en la corta lista de objetos que se cree que componen la materia oscura. Tal descubrimiento podría servir como prueba observable de la materia oscura y proporcionar una comprensión mucho más profunda del funcionamiento interno del universo

Agujero negro primordial atravesando una estrella © Crédito: Tim Sandstrom

Los investigadores postdoctorales Shravan Hanasoge del Departamento de Geociencias de Princeton, y Michael Kesden del Centro de Cosmología y Física de Partículas de la Universidad de Nueva York (NYU) simularon el resultado visible de un agujero negro primordial pasando a través de una estrella. Como remanentes teóricos del Big Bang, los agujeros negros primordiales poseen las propiedades de la materia oscura y son uno de distintos objetos cósmicos que se cree que son el origen de la misteriosa sustancia, pero aún no se han observado.

Si los agujeros negros primordiales son la fuente de la materia oscura, la gran cantidad de estrellas en la galaxia de la Vía Láctea – aproximadamente 100 mil millones – hace que el encuentro sea inevitable, según informan los autores. A diferencia de los agujeros negros más grandes, un agujero negro primordial no se “tragaría” la estrella, sino que provocaría vibraciones perceptibles en la superficie estelar cuando pasa a través de la misma.

Por lo tanto, conforme aumenta el número de telescopios y satélites que estudian estrellas lejanas en la Vía Láctea, aumentan también las probabilidades de observar un agujero negro primordial cuando se desliza inocuamente a través de uno de los miles de millones de estrellas de la galaxia, dice Hanasoge. El modelo de ordenador desarrollado por Hanasoge y Kesden puede utilizarse con las actuales técnicas de observación solar para ofrecer un método más preciso de detectar agujeros negros primordiales que con las herramientas existentes.

“Si los astrónomos sólo mirasen al Sol, las posibilidades de observar un agujero negro primordial serían bajas, pero la gente está ahora buscando en miles de estrellas”, comenta Hanasoge.

“Hay una cuestión más amplia de lo que constituye la materia oscura, y si se encontrase un agujero negro primordial encajaría todos los parámetros – tienen masa y fuerza por lo que influyen directamente en otros objetos del universo, y no interactúan con la luz . La identificación de uno tendría profundas implicaciones para nuestra comprensión de los inicios del universo y la materia oscura”.

Aunque no se ha observado directamente la materia oscura, se cree que las galaxias residen en extensos halos de materia oscura, basándonos en efectos gravitatorios documentados de estos halos sobre el gas y las estrellas visibles de las galaxias. Al igual que otros candidatos propuestos a materia oscura, los agujeros negros primordiales son difíciles de detectar porque no emiten ni absorben luz, atravesando sigilosamente el universo sólo con sutiles efectos gravitatorios sobre los objetos cercanos.

No obstante, debido a que los agujeros negros primordiales son más pesados ​​que otros candidatos a materia oscura, su interacción con las estrellas serían detectables por parte de los observatorios estelares actuales y futuros, comenta Kesden. Al cruzarse su camino con una estrella, la gravedad de un agujero negro primordial exprimiría la estrella, y luego, una vez que el agujero negro pasa a través de la misma, provocaría que la superficie estelar ondulase mientras vuelve a su lugar.

“Imagina que golpeas un globo lleno de agua y observas las ondas en el agua de su interior, eso es similar al aspecto en la superficie de una estrella”, señala Kesden. “Al mirar cómo se mueve la superficie de la estrella, puedes averiguar lo que está pasando en el interior. Si un agujero negro pasa a través de la estrella, puede verse la vibración en la superficie”.

Observando la superficie del Sol en busca de pistas de materia oscura

Kesden y Hanasoge utilizan el Sol como modelo para calcular el efecto de un agujero negro primordial en la superficie de una estrella. Kesden, cuya investigación incluye agujeros negros y materia oscura, calculó la masa de un agujero negro primordial, así como la trayectoria probable del objeto a través del Sol. Hanasoge, que estudia la sismología del Sol, la Tierra y las estrellas, calculó el efecto de vibración del agujero negro en la superficie del Sol.

Se crearon simulaciones de vídeo de los cálculos de los investigadores por parte de Tim Sandstrom de la NASA, utilizando la supercomputadora Pleiades de Centro de Investigación Ames de la agencia en California. Un vídeo muestra las vibraciones en la superficie del Sol cuando un agujero negro primordial – representado por un camino blanco –   pasa por su interior. Una segunda película describe el resultado de un agujero negro rasgando la superficie solar.

Marc Kamionkowski, profesor de física y astronomía en la Universidad Johns Hopkins, dijo que el trabajo sirve como un conjunto de herramientas para la detección de agujeros negros primordiales, dado que Hanasoge y Kesden han proporcionado un método completo y preciso que aprovecha las actuales observaciones solares. Kamionkowski es un físico teórico conocido por su trabajo con estructuras a gran escala y la historia temprana del universo, y aunque no participó en el proyecto, está familiarizado con él.

“Se sabe que a medida que un agujero negro primordial se acerca a una estrella, tiene un efecto, pero ésta es la primera vez que los cálculos son numéricamente precisos”, dijo Kamionkowski.

“Ésta es una idea inteligente que aprovecha las observaciones y mediciones ya realizadas por los físicos solares. Es como si alguien te llama para decir que puede haber un millón de dólares en tu felpudo. Si resulta no ser cierto, tampoco te costará nada a mirar. En este caso, es posible que haya materia oscura en los conjuntos de datos que ya tienen los astrónomos, ¿por qué no mirar?”

Un aspecto importante de la técnica de Kesden y Hanasoge, comenta Kamionkowski, es que se reduce una brecha significativa en la masa que puede detectarse por los métodos existentes de arrastre de agujeros negros primordiales.

La búsqueda de agujeros negros primordiales se ha visto por el momento limitada a masas que son demasiado pequeñas para incluir un agujero negro, o tan grandes que “los agujeros negros habrían interferido en las galaxias de formas tan atroces que nos habríamos dado cuenta”, dijo Kamionkowski. “Los agujeros negros primordiales se han descuidado un poco y creo que es porque no ha habido una única idea bien motivada de cómo encontrarlos dentro del rango en el que probablemente podrían existir”.

El actual rango de masas en el que podrían observarse agujeros negros primordiales se estableció en base a anteriores observaciones directas de la radiación de Hawking – las emisiones de un agujero negro a medida que se evapora en rayos gamma – así como de la curvatura de la luz alrededor de grandes objetos estelares, dice Kesden. La diferencia de masa entre estos fenómenos, sin embargo, es enorme, incluso en términos astronómicos. La radiación de Hawking sólo puede observarse si la masa del agujero negro que se evapora es menor de 100 000 billones de gramos. En el otro extremo, un objeto debe ser mayor de 100 cuatrillones (24 ceros) de gramos para que la luz se curve visiblemente a su alrededor. La búsqueda de agujeros negros primordiales cubrió una franja de masa que se extiende en un factor de 1000 millones, explicó Kesden – similar a la búsqueda de un objeto desconocido con un peso cualquiera entre una moneda y un camión basculante.

Él y Hanasoge sugieren una técnica para dar al rango un necesario recorte y establecieron unos parámetros más específicos para detectar un agujero negro primordial. La pareja encontró en sus simulaciones que un agujero negro primordial de más de 1000 trillones (21 ceros) de gramos – aproximadamente la masa de un asteroide – produciría un efecto detectable en la superficie de una estrella.

“Ahora que sabemos que los agujeros negros primordiales pueden producir vibraciones perceptibles en las estrellas, podríamos tratar de observar una muestra más grande de estrellas aparte de nuestro propio Sol”, señala Kesden.

“La Vía Láctea tiene 100 000 millones de estrellas, por lo que debería haber alrededor de 10 000 eventos detectables cada año en nuestra galaxia, si supiéramos dónde buscar”.

Esta investigación fue financiada con becas de la NASA y la Beca Postdoctoral  James Arthur de la Universidad de Nueva York.

Fuente | Ciencia Kanija

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Cúmulos de galaxias validan la Teoría de Einstein

Poner a prueba la gravedad es simple: salta desde la ventana del segundo piso y mira qué pasa. Es mucho más difícil poner a prueba la teoría de la gravedad de Albert Einstein – la Teoría de la Relatividad General – que dice que la masa de un objeto curva el espacio y el tiempo a su alrededor. Aunque los investigadores han demostrado la relatividad general en la escala del sistema solar, la validación a escalas cósmicas ha sido más difícil. Eso es exactamente lo que ha hecho ahora un grupo de astrofísicos en Dinamarca.

Los investigadores, encabezados por Radek Wojtak del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague, se propusieron poner a prueba una predicción clásica de la relatividad general: que la luz pierde energía conforme escapa de un campo gravitatorio. Cuanto más fuerte sea el campo, mayor será la pérdida de energía sufrida por la luz. Como resultado, los fotones emitidos desde el centro de un cúmulo de galaxias – un objeto masivo que contiene miles de galaxias – debería perder más energía que los fotones que llegan desde el borde del cúmulo, ya que la gravedad es más fuerte en el centro. Y así, la luz que emerge del centro debe tener una longitud de onda más larga que la luz procedente de los bordes, moviéndose hacia el extremo rojo del espectro de luz. El efecto se conoce como desplazamiento gravitatorio al rojo.

Wojtak y sus colegas sabían que la medición del desplazamiento gravitatorio al rojo dentro de un único cúmulo de galaxias sería difícil, debido a que el efecto es muy pequeño y tiene que separarse del desplazamiento al rojo causado por la velocidad orbital de las galaxias individuales dentro del cúmulo y el desplazamiento al rojo provocado por la expansión del universo. Los investigadores abordaron el problema haciendo un promedio de los datos recopilados a partir de 8000 cúmulos de galaxias por el Sloan Digital Sky Survey. Se tenía la esperanza de detectar el desplazamiento gravitatorio al rojo “mediante el estudio de las propiedades de la distribución de desplazamiento al rojo de galaxias en los cúmulos, en lugar de mirar los desplazamientos al rojo de galaxias individuales por separado”, explica Wojtak.

Efectivamente, los investigadores descubrieron que la luz de los cúmulos estaba desplazada hacia el rojo en proporción a la distancia desde el centro del cúmulo, según lo predicho por la relatividad general. “Pudimos medir pequeñas diferencias en el desplazamiento al rojo de las galaxias y ver que la luz procedente de las galaxias en el centro de un cúmulo tenía que ‘arrastrarse’ a través del campo gravitatorio, mientras que la luz de las galaxias exteriores surgía con mayor facilidad”, comenta Wojtak. Los hallazgos aparecen on-line hoy en Nature.

Además de confirmar la relatividad general, los resultados apoyan el modelo del universo de Materia Oscura Fría Lambda, un modelo cosmológico ya popular según el cual la mayor parte del cosmos se compone de un material invisible que no interactúa con la materia que forma estrellas y planetas. La prueba también presta apoyo a la energía oscura, la misteriosa fuerza que parece estar separando el universo.

David Spergel, astrofísico de la Universidad de Princeton, felicita a Wojtak y sus colegas por “combinar inteligentemente” un gran conjunto de datos de cúmulos para detectar un “efecto sutil”. Spergel comenta que: “Ésta es otra victoria para Einstein. … Esta prueba sobre los cúmulos sugiere que vivimos en un universo extraño con materia y energía oscuras, pero uno en el que la Teoría de la Relatividad de Einstein es válida a gran escala”.

Fuente | Ciencia Kanija

Los astrónomos predicen que Plutón tiene un anillo

El polvo procedente de los satélites de Plutón debería formar un tenue anillo alrededor del planeta enano, de acuerdo con los nuevos cálculos.

Hasta hace poco, el único anillo del Sistema Solar era el de Saturno. Pero en las décadas de 1960 y 1970 los astrónomos descubrieron anillos alrededor de Urano y Neptuno. Mientras tanto, la nave Voyager 1 enviaba imágenes hacia la Tierra del anillo de Júpiter.

                  Sistema de lunas de Plutón © Crédito NASA/ESA

Está claro que estos anillos son mucho menos impresionantes que los de Saturno, pero las implicaciones están claras: Los anillos parecen mucho más comunes de lo que los astrónomos pensaron en una época. Tal vez incluso sean la norma.



Y esto genera una interesante pregunta: ¿Podría Plutón tener un anillo?

Las pruebas observacionales dicen que Plutón no tiene un anillo. Las mejores imágenes son del Telescopio Espacial Hubble, y no muestran nada.

Pero hoy, Pryscilla Maria Pires dos Santos y sus colegas de la Universidad Estatal UNESP-São Paulo en Brasil dicen que Plutón debería tener un anillo, pero uno que es demasiado tenue para que lo vea Hubble.

Su conclusión proviene de modelar la forma en la que los impactan los micrometeoritos en los satélites de Plutón. Nix e Hydra deberían mandar polvo a lo órbita del planeta enano.

Este polvo cae en espiral inevitablemente hacia Plutón y sus satélites debido a su interacción con el viento solar. De esta forma, el polvo es eliminado de la órbita.

Pero eso no significa que no pueda formar un anillo. La cuestión importante es si el polvo puede reemplazarse tan rápidamente como se elimina.

Pires dos Santos y compañía calculan que el polvo inicialmente forma un anillo de unos 16 000 km de anchura, englobando las órbitas tanto de Nix como de Hydra. Sin embargo, el viento solar elimina el 50 por ciento del polvo en un año.

Aun así, esto deja suficiente para formar un anillo, aunque uno extremadamente tenue. “Un anillo tenue…puede mantenerse gracias a las partículas de polvo liberadas desde las superficies de Nix e Hidra”, dicen Pires dos Santos y sus colegas.

Calculan que su transparencia (o profundidad óptica) tiene un valor de 10-11. En comparación, el anillo principal de Urano tiene una transparencia de entre 0,5 y 2,5.

Hubble debería ser capaz de ver un anillo alrededor de Plutón con una transparencia de aproximadamente 10-5, por lo que no es una sorpresa que no haya visto el anillo que predice el equipo brasileño. No hay forma de ver tal anillo directamente desde la Tierra.

Afortunadamente, hay una forma de zanjar el tema.

La nave New Horizons está actualmente en camino hacia Plutón, no equipada con una cámara capaz de ver el anillo sino con un contador de polvo que podría hacer el trabajo en su lugar. Si esta sonda se encuentra incluso en la más ligera nube de polvo cuando llegue el 14 de julio de 2015, finalmente lo sabremos con seguridad.

Fuente | Ciencia Kanija

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Una Tierra sin Luna podría potencialmente dar soporte a la vida

Los científicos han creído desde hace mucho tiempo que, sin nuestra Luna, la inclinación de la Tierra variaría mucho con el tiempo, de cero grados, donde el Sol permanece sobre el ecuador, a 85 grados, donde el Sol brilla casi directamente sobre uno de los polos.

La estabilidad de un planeta tiene un efecto en el desarrollo de la vida. Un planeta que se vea moviéndose sobre su eje conforme orbita al Sol experimentaría grandes fluctuaciones en el clima, lo cual podría potencialmente afectar a la evolución de la vida compleja.

Tierra y Luna © Crédito: NASA


Sin embargo, nuevas simulaciones demuestran que, incluso sin Luna, la inclinación del eje de la Tierra – conocida como oblicuidad - variaría sólo unos 10 grados. La influencia de otros planetas del Sistema Solar podría haber mantenido estable a una Tierra sin Luna.

El efecto estabilizador que nuestra gran Luna tiene sobre la rotación de la Tierra, por tanto, puede no ser tan crucial para la vida como se pensaba anteriormente, de acuerdo con un artículo de Jason Barnes de la Universidad de Idaho y sus colegas, que se presentó en una reciente reunión de la Sociedad Astronómica Americana.

La nueva investigación también sugiere que no se necesitan lunas para que otros planetas del universo sean potencialmente habitables.


Cuando gira el mundo

Debido al tirón gravitatorio de su estrella, el eje del planeta rota como la peonza de un niño a lo largo de decenas de miles de años. Aunque el centro de gravedad permanece constante, la dirección de la inclinación se mueve con el tiempo, o precesa (como dicen los astrónomos).

De forma similar, el plano orbital de un planeta también precesa. Cuando los dos están sincronizados, la combinación puede provocar que la oblicuidad total del planeta oscile caóticamente. Pero la gravedad de la Luna terrestre ha demostrado tener un efecto estabilizador. Acelerando la precesión rotacional de la Tierra y manteniéndola desincronizada respecto a la órbita de precesión, minimiza las fluctuaciones, creando un sistema más estable.

En lo que se refiere a las lunas de planetas terrestres, la de la Tierra tiene el mayor tamaño – sólo unos cientos de veces menor que su propio planeta padre. En comparación, Marte es unas 60 millones de veces más masivo que su mayor luna, Fobos.

La diferencia es sustancial, y por una buena causa – mientras que las lunas marcianas parecen ser asteroides capturados, los científicos creen que la Luna terrestre se formó cuando un cuerpo del tamaño de Marte impactó con nuestro joven planeta, haciéndolo pedazos que luego se consolidarían en el satélite lunar – un satélite que afecta a la inclinación del planeta.

Los científicos estiman que sólo un uno por ciento de cualquier planeta terrestre tendrá una luna sustancialmente grande. Esto significa que la mayor parte de tales planetas se espera que tengan cambios masivos en su oblicuidad.

El tirón de los planetas

Aunque la Luna terrestre proporciona algo de estabilidad, los nuevos datos revelan que el tirón de otros planetas que orbitan el Sol – especialmente Júpiter – evitaría que la Tierra oscilara demasiado, a pesar de su caótica evolución.

“Debido a que Júpiter es el más masivo, realmente define el plano medio del Sistema Solar”, comenta Barnes.

Sin la Luna, Barnes y sus colaboradores han determinado que la oblicuidad terrestre variaría sólo de 10 a 20 grados a lo largo de 500 millones de años.

Esto no parece mucho, pero los cambios de 1 a 2 grados que exhibe actualmente el planeta se cree que son responsables en parte de las Edades de Hielo.

De acuerdo con Barnes, el desplazamiento actual es un “pequeño efecto, pero en combinación con el clima actual de la Tierra, provoca grandes cambios”.

Aun así, un cambio de 10 grados no es un problema grave cuando se trata de la vida. “Tendría efectos, pero no evita el desarrollo de vida inteligente a gran escala”.

Además, si Júpiter estuviese más cerca, explica Barnes, la órbita de la Tierra precesaría con más rapidez, y la Luna haría que el planeta fluctuase más en lugar de menos.

“Una luna puede estabilizar o desestabilizar, dependiendo de qué pasa en el resto del sistema”, apunta.

Las ventajas de un giro inverso

El equipo también determinó que los planetas con un movimiento hacia atrás, o retrógrado, deberían tener variaciones menores que aquellos que giran en la misma dirección que su estrella madre, a pesar de una gran luna.

“Pensamos que la rotación inicial debería ser aleatoria”, comenta Barnes. “Si es así, la mitad de los planetas no tendrían problemas con las variaciones en oblicuidad”.

¿Qué determina la forma en que gira un planeta? Sospecha que “lo que sea que impacte por última vez con el planeta establece su tasa de rotación”.

Una probabilidad de precesión retrógrada de un 50%, combinado con la probabilidad de que otros planetas del sistema eviten que su inclinación sea muy brusca, indica que podría haber más planetas terrestres habitables. Barnes aventura una estimación de un 75% de los planetas rocosos en la zona habitables pueden ser lo bastante estables para que la vida evolucione en ellos, Aunque señala que se necesitan estudios adicionales para confirmar o refutar esto.

En comparación, la idea anterior de que se necesitaba una gran luna para una inclinación constante dejaba a apenas un 1% de los planetas terrestres con un clima estable.

“Una gran luna puede estabilizar un planeta”, señala Barnes”, pero en la mayor parte de los casos no es necesario”.

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¿Un Planeta Potencialmente Habitable a 20 Años-Luz de la Tierra?

El reciente descubrimiento de un nuevo planeta, parecido a la Tierra en varios aspectos, nos permite preguntarnos si podría permitir la existencia de vida en él. Es uno de dos nuevos planetas encontrados alrededor de la estrella Gliese 581, una enana roja ubicada aproximadamente a 20 años-luz de la Tierra. El planeta, denominado Gliese 581g, orbita dentro de la franja conocida como zona habitable. Dicha franja está determinada por las distancias mínima y máxima entre un mundo y su estrella que permiten al planeta recibir la energía precisa para mantener en estado líquido el agua en la superficie o cerca de ella.

Este hallazgo sugiere que el porcentaje de estrellas de nuestra galaxia que tienen a su alrededor planetas potencialmente habitables podría ser muchísimo mayor de lo que se creía hasta ahora.

El nuevo estudio eleva a 6 la cantidad total de planetas en órbita a Gliese 581. Esos planetas giran en torno a su estrella en órbitas casi circulares, como sucede en nuestro sistema solar.

Los astrónomos, miembros del grupo Lick-Carnegie de búsqueda de exoplanetas (un equipo que depende del Instituto Carnegie y el Observatorio Lick), han analizado 11 años de datos de velocidad radial de la estrella. Este método de análisis de velocidad radial se basa en medir los sutiles movimientos de una estrella en respuesta al "tira y afloja" gravitacional que sostiene con otros cuerpos de su vecindario. Aunque el efecto gravitacional de un planeta sobre su estrella sea muy inferior al ejercido por ésta sobre el planeta, es lo bastante fuerte como para ser medido, permitiendo ello detectar la presencia de este último.

El análisis de los datos ha permitido a los investigadores determinar la masa del planeta y su periodo orbital, y a partir de aquí ha sido posible inferir otros datos.

Los cálculos del equipo de Paul Butler indican que el planeta tiene entre 3,1 y 4,3 veces la masa de la Tierra, sigue una órbita circular de 36,6 días de duración en torno a su sol, y su diámetro es entre un 20 y un 50 por ciento mayor que el de la Tierra.

Es bastante probable que el planeta, debido a su notable cercanía a la estrella, haya sincronizado su rotación con su traslación, de modo que siempre presente la misma cara a la estrella. Si es así, eso implica que en un lado del planeta siempre es de día, y en el otro siempre es de noche, con la consecuencia de un calor infernal en la cara diurna y un frío glacial en la cara nocturna. Sin embargo, en las zonas de alba o crepúsculo permanentes las temperaturas serían templadas, haciéndose progresivamente más cálidas en dirección a la zona diurna, y más frías hacia la dirección contraria.

La gravedad en la superficie del planeta es entre un 10 y un 70 por ciento mayor que la de la Tierra. Por tanto, es lo bastante intensa como para retener una atmósfera.

El hecho de que los astrónomos hayan sido capaces de detectar este planeta tan pronto y tan cerca de la Tierra sugiere que los planetas habitables son bastante comunes. En cuanto algunos otros planetas parecidos hayan sido descubiertos, será posible hacer una estimación bastante fiable del porcentaje de planetas con potencial biológico existentes en la galaxia.

Información adicional en:

• Scitech News

Fuente | Amazings

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Uno de cada cuatro 'soles' podría tener planetas del tamaño de la Tierra

Los sistemas solares como el nuestro pueden ser comunes en el Universo. Según un estudio realizado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley (EE UU), casi el 25% de las estrellas de tipo solar podrían tener planetas de un tamaño similar a la Tierra. El trabajo se publica esta semana en la revista Science.

Aproximadamente un 23 por ciento de estrellas tipo Sol podrían tener un planeta del tamaño de la Tierra orbitando cerca de ellos, según señala una investigación liderada por los astrónomos Andrew Howard y Geoffrey Marcym de la Universidad de California en Berkeley (EE UU), que hoy publica Science.

El equipo seleccionó 166 estrellas de tipo espectral G (‘amarillas’, como el Sol) y K (‘anaranjadas-rojas’ y ligeramente más pequeñas) situadas en un radio de 80 años luz de nuestro planeta. Las observaron con el potente telescopio Keck (Hawai, EE UU) durante cinco años para determinar el número, la masa y la distancia orbital de los planetas que orbitan en torno a estas estrellas.

Los investigadores fueron encontrando planetas cada vez más pequeños, hasta llegar a los de menor tamaño que se pueden detectar en la actualidad –las denominadas súper-Tierras–, con una masa tres veces superior a la de la Tierra.

“De cada 100 estrellas típicas de tipo solar, una o dos tienen planetas del tamaño de Júpiter, unas seis tienen planetas del tamaño de Neptuno y unas 12 tienen súper-Tierras con una masa comprendida entre 3 y 10 masas terrestres”, explica Howard. “Si extrapolamos estos resultados a planetas del tamaño de la Tierra (entre 0,5 y 2 masas terrestres) nuestra predicción apunta a que se encontrarán unos 23 planetas en cada 100 estrellas”.

“Se trata de la primera estimación de la fracción de estrellas que tienen planetas de tamaño terrestre basada en medidas reales”, añade el profesor Marcy. Estudios anteriores habían estimado la proporción de exoplanetas del tamaño de Júpiter y Saturno, pero nunca se había llegado hasta planetas del tamaño de Neptuno o súper-Tierras que permitieran extrapolar los resultados a planetas del tamaño terrestre.

Búsqueda en zonas cercanas

Según Howard, “esto significa que cuando a lo largo de la próxima década la NASA desarrolle nuevas técnicas para descubrir planetas del tamaño de la Tierra, no será necesario buscar demasiado lejos”.

Como los investigadores sólo han detectado planetas cercanos, también podrían existir más planetas de tamaño terrestre a distancias más lejanas, incluso dentro de la zona habitable situada aproximadamente a la distancia que separa a nuestro planeta del Sol. La zona habitable es la distancia a una estrella en la que un planeta no está ni demasiado frío ni demasiado caliente, permitiendo así la existencia de agua líquida.

“Los resultados de los investigadores no concuerdan con los modelos actuales de formación y migración de planetas”, señaló Marcy. Se piensa que, tras su nacimiento en un disco protoplanetario, los planetas siguen una espiral hacia el interior debido a las interacciones con el gas del disco. Según estos modelos se origina un ‘desierto de planetas’ en el interior de los sistemas solares.

“Precisamente en la zona donde hemos descubierto la mayoría de planetas, los modelos predicen que no encontraríamos ni un cactus”, destaca Marcy, “y estos resultados transformarán la visión de los astrónomos acerca de cómo se forman los planetas”.

El bamboleo de las estrellas

Los astrónomos utilizaron los telescopios Keck de 10 metros para medir el diminuto bamboleo u oscilación de cada estrella. Las técnicas actuales permiten detectar planetas lo suficientemente masivos como para provocar una oscilación de 1 metro por segundo aproximadamente.

Esto implica que sólo vieron planetas gaseosos masivos de tipo joviano hasta tres veces la masa de Júpiter (mil masas terrestres) orbitando a una distancia de hasta 0,25 unidades astronómicas (una UA son unos 150 millones de kilómetros, la distancia media entre la Tierra y el Sol) de su estrella, o inferiores, más próximo a súper-Tierras y planetas de tipo Neptuno (entre 15 y 30 masas terrestres).

Sólo 22 de éstas estrellas tienen planetas detectables (33 planetas en total) dentro de este rango de masas y distancias orbitales. Después de tener en cuenta estadísticamente el hecho de que se observaron algunas estrellas con más frecuencia que otras, los investigadores estimaron que aproximadamente el 1,6% de las estrellas de tipo solar de la muestra tenían planetas de tipo joviano y un 12% de los mismos tenían súper-Tierras (planetas de 3 a 10 masas terrestres).

El equipo concluye que si continúa la tendencia en aumento en la cifra de planetas más pequeños, el 23% de las estrellas tendrían planetas de tipo terrestre.

Mundos terrestres

Según estas estadísticas, Howard y Marcy -que es miembro de la misión Kepler de la NASA que estudiará 156 000 estrellas débiles para buscar tránsitos planetarios-, estiman que el telescopio detectará entre 120 y 260 “mundos plausiblemente terrestres” girando alrededor de unas 10 000 estrellas enanas de tipo G y K cercanas con períodos orbitales inferiores a 50 días.

“Uno de los objetivos de la astronomía consiste en encontrar el valor de ‘eta-Tierra’ (ηTierra), la fracción de estrellas de tipo solar con planetas potencialmente habitables”, explica Howard. “Se trata de una primera estimación y la cifra real podría ser una de cada ocho en lugar de una de cada cuatro. Pero no se tratará de una de cada 100, lo cual es una excelente noticia”.

Ya se han detectado doce planetas posibles, pero se requiere una confirmación adicional, dice Marcy. Si estos planetas candidatos se incluyen en el recuento, el equipo ha detectado un total de 45 planetas orbitando alrededor de 32 estrellas.

Fuente | Ciencia Kanija

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Cómo pesar una estrella usando una luna

¿Cómo pesan los astrónomos una estrella que está a billones de kilómetros de distancia y es demasiado grande para una báscula de baño? En la mayor parte de los casos, no pueden, aunque pueden lograr una mejor estimación usando modelos por ordenador de la estructura estelar.

Un nuevo trabajo realizado por el astrofísico David Kipping dice que, en casos especiales, podemos pesar directamente una estrella. Si la estrella tiene un planeta, y el planeta tiene una luna, y ambos cruzan frente a su estrella, entonces podemos medir los tamaños y órbitas para aprender más sobre la estrella.

“A menudo me preguntan cómo pesan las estrellas los astrónomos. Hemos añadido una nueva técnica a nuestra caja de herramientas para tal propósito”, dice Kipping, becario predoctoral en el Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica.

Los astrónomos han hallado más de 90 planetas que cruzan frente – o transitan – a su estrella. Midiendo la cantidad de luz estelar bloqueada, pueden calcular cómo de grande es el planeta en relación a su estrella. Pero no pueden saber con exactitud cómo de grande es el planeta a menos que sepan el tamaño real de la estrella. Los modelos por ordenador dan una buena estimación pero, en ciencia, las medidas reales son las mejores.

Kipping se dio cuenta de que si un planeta en tránsito tenía una luna lo bastante grande como para que la viésemos (también bloqueando la luz estelar), entonces el sistema planeta-luna-estrella podía medirse de una forma que nos permitiera calcular exactamente cómo de grandes y masivos eran los tres cuerpos.

“Básicamente, medimos las órbitas de los planetas alrededor de la estrella y la luna alrededor del planeta. Entonces, a través de las Leyes del Movimiento de Kepler, es posible calcular la masa de la estrella”, explica Kipping.

El proceso no es fácil y requiere de varios pasos. Midiendo cómo la luz estelar se atenúa cuando planeta y luna transitan, los astrónomos logran tres números clave: 1) Los periodos orbitales de la luna y el planeta, 2) el tamaño de sus órbitas en relación a la estrella, y 3) el tamaño del planeta y la luna en relación a la estrella.

Introduciendo estos números en la Tercera Ley de Kepler, se logra la densidad de la estrella y el planeta. Dado que la densidad es la masa dividida por el volumen, las densidades y tamaños relativos dan la masa relativa. Finalmente, los científicos miden el bamboleo de la estrella debido al tirón gravitatorio del planeta, conocido como velocidad radial. Combinando las medidas de velocidad con las masas relativas, pueden calcular la masa de la estrella directamente.

“Si no hubiese luna, todo este ejercicio sería imposible”, afirma Kipping. “No tener lunas significa que no se puede calcular la densidad del planeta, por lo que todo el proceso se detiene”.

Kipping no ha puesto aún este método en práctica, dado que no hay ninguna estrella conocida que tenga tanto un planeta como una luna en tránsito. No obstante, la misión Kepler de la NASA debería descubrir varios de tales sistemas.

“Cuando se encuentren, estaremos listos para pesarlos”, dice Kipping.

La investigación aparecerá en el ejemplar de la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fuente | Ciencia Kanija

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Detección, a 700 Años-Luz, de un Planeta Con una Masa de 15 veces la de la Tierra

Un equipo de astrónomos de Alemania, Bulgaria y Polonia ha utilizado una técnica completamente nueva para encontrar un exótico planeta extrasolar. La técnica es lo bastante sensible como para encontrar planetas tan pequeños como la Tierra en órbita alrededor de otras estrellas.

El grupo, dirigido por Gracjan Maciejewski de la Universidad de Jena en Alemania, ha utilizado la nueva técnica en la detección de un planeta con 15 veces la masa de la Tierra, y ubicado en el sistema solar WASP-3, a 700 años-luz del Sol, en la constelación de Lira.

Esta nueva técnica ya fue sugerida varios años atrás como un modo de descubrir planetas. Como otras técnicas, se basa en las perturbaciones sutiles experimentadas por los astros al moverse unos respecto de otros, sobre todo cuando se producen los "tránsitos". Los tránsitos tienen lugar cuando un planeta pasa por delante de la estrella en torno a la cual orbita, bloqueando temporalmente parte de la luz de la estrella que llega a la Tierra. Hasta ahora, este fenómeno ha permitido detectar diversos planetas y está siendo usado en las misiones Kepler y Corot para buscar planetas similares a la Tierra.

Si en un sistema solar se descubre un planeta (por lo general grande), entonces es posible detectar otros más pequeños en ese sistema, ya que la gravedad de esos otros planetas ejercerá un sutil tirón sobre el grande, provocando desviaciones en el ciclo regular de los tránsitos. La nueva técnica compara las desviaciones con las predicciones realizadas a partir de extensos cálculos mediante ordenador, permitiendo a los astrónomos deducir la presencia de otros planetas.

Los astrónomos detectaron variaciones periódicas en el tiempo de tránsito de WASP-3b, un gran planeta con 630 veces la masa de la Tierra. Estas variaciones pueden ser explicadas por la presencia de un planeta adicional en el sistema, con una masa 15 veces mayor que la terrestre (es decir, la misma masa de Urano) y un período de 3,75 días.

Este planeta recién descubierto, WASP-3c, está entre los planetas extrasolares menos masivos que se conocen hasta la fecha y también es el planeta menos masivo conocido que orbita en torno a una estrella de mayor masa que nuestro Sol.

Ésta es la primera vez que un nuevo planeta extrasolar es descubierto usando este nuevo método.

Fuente | Amazings

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Una fuente extrema de rayos X sugiere que existe un nuevo tipo de agujero negro

Un equipo internacional de astrónomos ha confirmado la presencia de la fuente de rayos X ultraluminosa más extrema en una galaxia relativamente cercana. El hallazgo, que hoy se publica en The Astrophysical Journal, podría anunciar la existencia de un nuevo tipo de agujeros negros, los de masa intermedia.

Un grupo internacional de astrónomos de Reino Unido, Francia y EE UU, dirigidos desde la británica Universidad de Leicester, ha encontrado pruebas que confirman la distancia y el brillo de la fuente de rayos X ultraluminosa más extrema, lo que podría anunciar que existe una nueva clase de agujero negro.

Se trata de la fuente de rayos X ‘HLX-1’, el miembro más extremo de una extraordinaria clase de objetos (las fuentes de rayos X ultraluminosas), situada en la galaxia ESO 243-49 a una distancia de unos 300 millones de años luz de la Tierra. El espectro óptico de la fuente y su distancia se ha obtenido con el Telescopio Muy Grande (VLT) del Observatorio Europeo Austral (ESO) en Chile.

Los hallazgos de los astrónomos confirman que es correcta la luminosidad extrema (presenta un factor unas 100 veces superior al de la mayoría de los demás objetos de su clase y unas 10 veces mayor que el de la siguiente fuente de rayos X ultraluminosos más brillante).

Esto está obligando a los científicos a replantearse sus teorías sobre el brillo máximo de las fuentes de rayos X ultraluminosos y respalda la idea de que HLX-1 podría contener un agujero negro de masa intermedia, según apunta el equipo en el último número de The Astrophysical Journal.

Sus hallazgos les permiten demostrar concluyentemente que HLX-1 se encuentra realmente ubicada en la citada galaxia y que no es ni una estrella en primer plano ni una galaxia en segundo plano. La principal consecuencia de este descubrimiento es que las fuentes de rayos X ultraluminosos como HLX-1 pueden ser más brillantes de lo que inicialmente se pensaba, lo cual encaja con que al menos las más brillantes de ellas alberguen agujeros negros de masa intermedia.

Un agujero negro es un objeto ultradenso con un campo gravitatorio tan intenso que absorbe toda la luz que pasa cerca de él y no refleja nada.

Agujeros negros intermedios

Aunque los astrofísicos sospechaban que podría haber una clase intermedia de agujeros negros, con masas comprendidas entre uno y varios centenares de veces la del Sol, dichos agujeros negros no se habían detectado antes de forma fiable y su existencia ha sido tremendamente discutida dentro de la comunidad astronómica.

“Después de nuestro primer descubrimiento de la fuente de rayos X ultrabrillantes, nos interesaba mucho averiguar la distancia a la que realmente estaba, para así poder calcular cuánta radiación genera este agujero negro”, explica el autor principal del artículo, Klaas Wiersema, del Departamento de Física y Astronomía de Leicester.

“En imágenes tomadas con grandes telescopios, pudimos ver que una fuente óptica tenue estaba presente en la ubicación de la fuente de rayos X, situada cerca del núcleo de una galaxia grande y brillante. Sospechábamos que esta fuente óptica tenue estaba directamente relacionada con la fuente de rayos X pero, para estar seguros, teníamos que estudiar la luz de esta fuente en detalle mediante el Telescopio Muy Grande de Chile”.

“Los datos que obtuvimos usando el VLT tenían una calidad muy alta y nos permitieron separar la luz de la galaxia grande y brillante de la de la fuente óptica tenue”, prosigue el experto.

“Para nuestra inmensa alegría, encontramos en las mediciones resultantes exactamente lo que esperábamos: se detectaba la luz característica de los átomos de hidrógeno, lo que nos permitía medir con precisión la distancia a la que estaba este objeto. Esto nos proporcionó una prueba concluyente de que el agujero negro realmente estaba situado dentro de la galaxia grande y brillante, y de que HLX-1 es la fuente de rayos X ultraluminosos más brillante que se conoce”.

“Ahora que hemos determinado la distancia a la que está este agujero negro y que sabemos dónde se encuentra, nos gustaría averiguar qué hace que esta fuente sea tan brillante y cómo terminó en esa gran galaxia”.

Este resultado es “muy importante” para los investigadores, ya que es compatible con la idea de que HLX-1 contiene un agujero negro de masa intermedia. Las fuentes de rayos X ultraluminosos se encuentran entre los candidatos más prometedores a albergar agujeros negros de masa intermedia, con masas comprendidas entre las de los agujeros negros de masa estelar (entre unas 3 y 20 veces la masa del Sol) y las de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los centros de la mayoría de las galaxias (entre un millón y 1000 millones de veces la masa del Sol).

Confirmar el intenso brillo

Ahora, el equipo de investigación puede probar concluyentemente que HLX-1 no está en nuestra galaxia y que no es un agujero negro supermasivo del centro de una galaxia lejana situada en segundo plano. Este resultado también confirma que realmente es tan brillante como se pensaba.

Didier Barret, del Centro de Estudio Espacial de las Radiaciones de Francia, comenta: “Los observatorios de rayos X XMM-Newton y Swift están observando atentamente esta fuente. Los últimos datos, que se obtuvieron cuando HLX-1 era muy tenue, indican que su comportamiento es muy similar al de los agujeros negros de masa estelar de nuestra propia galaxia, pero con un brillo entre unas 100 y 1000 veces superior”.

Sean Farrell, también del Departamento de Física y Astronomía de Leicester, “esto es muy difícil de explicar sin la presencia de un agujero negro de masa intermedia con una masa aproximada de entre 500 y 10 000 veces la del Sol. Por tanto, HLX-1 está, hasta ahora, resistiendo el escrutinio de la comunidad astronómica internacional”.

Se piensa que los centros de la mayoría de las galaxias contienen agujeros negros supermasivos y que estos poderosísimos núcleos tienen un enorme impacto en la galaxia que los rodea.

Los agujeros negros supermasivos depositan una inmensa cantidad de energía en las galaxias que los albergan, lo que tiene consecuencias tremendas en la formación de estrellas y el crecimiento de la galaxia en general. Los agujeros negros de masa intermedia podrían ser los elementos con los que se construyen los agujeros negros supermasivos.

“Entender cómo se forman y crecen los agujeros negros supermasivos es, por tanto, crucial para nuestra comprensión de la formación y evolución de las galaxias, lo que, a su vez, forma parte del camino que lleva a responder una de las preguntas realmente importantes: ¿cómo se formó y evolucionó nuestra galaxia?”, plantea el experto.

Los siguientes pasos

Sigue habiendo bastantes dudas sobre si todas las fuentes de rayos X ultraluminosos contienen agujeros negros de masa intermedia. El equipo de investigación de Farrell seguirá estudiando HLX-1 para comprender cómo se formó, dónde se ubica y qué la alimenta.

Con el fin de que puedan hacerlo, se les ha concedido cierto tiempo en el Telescopio Espacial Hubble para que tomen las imágenes de mayor resolución posible de esta galaxia anfitriona, lo cual les permitirá investigar en detalle la naturaleza del entorno que rodea a HLX-1 y la galaxia que la alberga. Una vez que se lleven a cabo las observaciones del Hubble, la mayoría de los grandes observatorios se habrán utilizado para estudiar esta fuente. Para preparar las observaciones del VLT también se usaron datos de los telescopios Magellan (gestionados desde EE UU).

El siguiente paso será averiguar si hay más objetos tan extremos como este y comparar lo que saben sobre HLX-1 con el conjunto de las fuentes de rayos X ultraluminosos. Esto les ayudará a comprender cuántos agujeros negros de masa intermedia podría haber en el espacio y dónde es probable que los encuentren.

Fuente | Ciencia Kanija

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Tamaños de asteroides potencialmente peligrosos

Los Objetos Cercanos a la Tierra (NEOs) son asteroides o cometas cuyos caminos los llevan a veces cerca de la órbita de la Tierra. Un NEO podría, por lo tanto, chocar algún día con la tierra – y hay casi 7000 de ellos conocidos, varias veces lo que muchos predijeron.

Los Objetos Cercanos a la Tierra (NEOs) son asteroides cuyas órbitas se acercan a la Tierra. Esta imagen del asteroide Gaspra fue obtenida por la nave Galileo y, aunque no es un NEO, la superficie de Gaspra puede parecerse a la de algunos NEOs. Los NEOs son también destinos potenciales para los astronautas. Astrónomos de SAO anunciaron los primeros resultados del mayor programa en marcha para determinar los tamaños y las características de los NEOs. Crédito: NASA

El impacto de un NEO, incluso de un kilómetro de tamaño, probablemente podría destruir un estado de tamaño medio. El evento de Tunguska que en 1908 arrasó más de 2000 kilómetros cuadrados en Rusia fue, según algunas estimaciones, causado por un asteroide de sólo 60 metros de diámetro. El Congreso ha encargado un objetivo a diez años para la catalogación del 90% del número total de NEOs mayores de 140 metros de diámetro.

Es relativamente fácil detectar un objeto cercano en luz visible observando su movimiento a través del cielo noche tras noche. Medir su tamaño, sin embargo, es mucho más difícil. El problema es que el brillo óptico de un NEO es el resultado de su tamaño y de su reflectividad (“albedo”) – y no es posible determinar el tamaño de un asteroide solo por su su brillo óptico. Hasta la fecha, sólo alrededor del 1,5% de los NEOs tienen medidas de su tamaño, y muchos de éstos son los relativamente grandes. Los astrónomos predicen que hay más de diez veces NEOs con diámetros desde los 100 metros hasta un kilómetro aunque, dado que el daño causado se relaciona aproximadamente con el volumen del asteroide, los de 100 metros son 1000 veces menos destructivos.

Los astrónomos del CfA Joe Hora, Giovanni Fazio, Smith Howard y Tim Spahr reunieron un equipo de dieciséis astrónomos para estudiar los NEOs a longitudes de onda infrarroja, donde los NEOs emiten su propia radiación así como reflejan la luz solar. El brillo infrarrojo, cuando se combina con el valor óptico, permite inferir a los científicos el tamaño y el albedo. Por otra parte, ya que el albedo es una propiedad de las características de la superficie del asteroide (¿sólida?, ¿una pila de escombros?) y de la composición mineralógica, el resultado ayuda a determinar la naturaleza del asteroide, y tal vez dónde se originó en el sistema solar, y cómo ha evolucionado.

Usando el Conjunto de Cámaras Infrarrojas del Telescopio Espacial Spitzer, el equipo ha realizado un programa para caracterizar 700 NEOs, un dramático incremento sobre el número que ahora se conoce. En su primer artículo sobre este proyecto en curso el equipo anunció los resultados iniciales: casi la mitad de los objetos tienen un diámetro inferior a un kilómetro, con el más pequeño de sólo unos 90 metros de ancho.

Informan que hasta el momento los datos sugieren que los NEOs más pequeños no sólo son más abundantes, sino que parecen haber pasado por procesos en el sistema solar que los han hecho ligeramente menos numerosos de lo esperado, a partir de una extrapolación de las estadísticas de los grandes NEOs. No menos importante, los astrónomos deducen de las condiciones de la superficie que estos pequeños asteroides son probablemente jóvenes – tal vez incluso hasta menos de un millón de años. Los resultados representan una espectacular contribución al difícil reto planteado por el Congreso para caracterizar la mayoría de los objetos cercanos a la Tierra potencialmente peligrosos , y mejorar nuestra comprensión de los procesos físicos que han ido conformando el sistema solar desde que se estableció alrededor de hace 5000 millones de años.

Fuente | Ciencia Kanija

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Cómo ver la lluvia de estrellas Perseidas

La luna nueva reinante durante la noche del 12 al 13 de agosto facilitará la observación de los astros

La lluvia de las Perseidas, también conocida como las 'Lágrimas de San Lorenzo', por la coincidencia con la festividad del santo, ofrece un espectáculo inigualable cada verano en el cielo. La causan los restos del cometa Swift-Tuttle, cuya órbita atraviesa la Tierra todos los años a mediados del mes de agosto. Si quieres información más detallada, acude a www.somyce.org, la Sociedad de Observadores de Meteoros y Cometas de España.

 

Paso a paso

Antecedentes.

Las Perseidas han sido una de las lluvias de meteoros más emocionantes durante los años 90, con picos de hasta 400 meteoros por hora en 1991 y 1992. Las tasas de esta actividad disminuyeron a 100-120 hacia finales de los 90, y a partir del año 2000 se han mantenido estas últimas cifras.

Situación del cometa.

El período orbital del cometa es de unos 130 años, por lo que actualmente se encuentra dirigiéndose de regreso hacia el sistema solar exterior. La teoría predice que tales tasas deben disminuir en la medida que aumenta la distancia del cometa a la Tierra.

Previsión para 2010.

"Las perseidas estan activas desde el 24 de julio hasta el 16 de agosto, que es cuando la Tierra pasa por la órbita del cometa Swift-Tuttle", afirma José Carlos Millán López, de la Sociedad de Observadores de Meteoros y Cometas de España, "aunque los picos de máxima actividad y visibilidad están previstos para la noche del 12 al 13 de agosto, empezando a las 12 de la noche y continuando hasta las 8 de la mañana". La luna nueva reinante durante esa noche posibilitará una observación óptima de las perseidas, ya que hasta las de luz más débil se verán.

La observación de la lluvia.

Las perseidas vendrán desde la constelación de Perseo -de ahí el nombre que reciben-, que se configura como el radiante de esta lluvia de meteoritos, término científico que hace referencia al punto del cielo del que provienen los astros en una lluvia de estas características. Millán López explica que este punto va cambiando a lo largo de la noche a medida que la Tierra va girando sobre su propio eje, por lo que lo mejor que puedes hacer es colocarte mirando hacia el sur, en dirección a Perseo, y a medida que avance la noche ir mirando hacia arriba, hacia la vertical que marca la línea perpendicular a la superficie de la Tierra. De esta manera podrás ver el mayor número posible de estrellas fugaces.
Consulta el practicograma 'Cómo prepararse para poder ver la lluvia de estrellas Perseidas' para estar bien preparado durante la noche del 12 de agosto.

La lluvia de estrellas no se podrá ver desde el hemisferio sur.

La lluvia de perseidas sólo se podrá ver desde el hemisferio norte, ya que la constelación de Perseo, radiante de los meteoritos que se verán, se ubica en esta mitad del cielo.

Aléjate de los centros urbanos.

El mayor enemigo de una lluvia de estrellas es la luz artificial que emana de los grandes centros urbanos, hasta tal punto que una misma estrella fugaz puede verse desde el campo y no desde la ciudad. Por ello, si quieres disfrutar de un cielo plagado de cometas, lo mejor que puedes hacer es alejarte lo máximo posible de tu urbe.

¿Quieres más información?

Si quieres saber más sobre la lluvia de Perseidas y sobre las estrellas visita la página web de la web de la Asociación Española de Observadores de Meteoros y Cometas o consulta nuestros practicogramas 'Cómo prepararse para poder ver la lluvia de estrellas perseidas', 'Cómo se desarrolla la lluvia de estrellas Perseidas' y 'Cómo guiarse por las estrellas'.

Fuente | Practicopedia

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Clasificación Automática de Galaxias

Un equipo de científicos del Colegio Universitario de Londres (University College) y de la Universidad de Cambridge ha desarrollado códigos de aprendizaje automático, modelados a partir de ciertas características del cerebro humano, que pueden ser utilizados en ordenadores para clasificar las galaxias con precisión y eficiencia notables.

Cabe destacar que el nuevo método es tan fiable que coincide con las clasificaciones humanas en más del 90 por ciento de las veces.

Hay miles de millones de galaxias conocidas en el universo. La mayoría de ellas contiene entre diez millones y un billón de estrellas. Las galaxias presentan una amplia gama de formas; las hay desde elípticas y espirales hasta las que poseen estructuras mucho más irregulares. Gracias a varios proyectos de observación a gran escala, se está consiguiendo fotografiar y cartografiar una gran cantidad de galaxias.

Como parte del proceso de usar estos datos para comprender mejor el origen y la evolución de las galaxias, el primer paso consiste en clasificar por sus tipos a las galaxias escudriñadas en estas grandes batidas observacionales. Los 250.000 miembros del público que participan en el proyecto Galaxy Zoo han clasificado manualmente 60 millones galaxias.

Ahora, un equipo de astrónomos ha utilizado las clasificaciones del Galaxy Zoo para entrenar a un algoritmo informático, concretamente de la clase descrita como red neuronal artificial, con el fin de capacitarlo para reconocer los diferentes tipos de galaxias.

La red neuronal artificial está diseñada para simular una red neuronal biológica, como las que poseen los seres vivos superiores. Trabaja con complejas relaciones entre los datos de entrada, tales como las formas, tamaños y colores de los objetos astrofísicos, y los datos de salida, como por ejemplo el tipo de galaxia, imitando así el análisis llevado a cabo por el cerebro humano. Este método ha logrado reproducir más del 90 por ciento de las clasificaciones de las galaxias hechas por humanos.

La investigadora Manda Banerji del Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge ha dirigido la investigación.

Información adicional en:

• Scitech News

Fuente | Amazings

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La Paradoja de Fermi, cambios de fase y colonización intergaláctica

Un nuevo modelo demuestra cómo la expansión de civilizaciones ET pueden pasar por cambios de fase, proporcionando una visión más profunda sobre la Paradoja de Fermi.

En 1950, el físico italiano Enrico Fermi formuló la pregunta que ahora lleva su nombre. Si hay civilizaciones inteligentes por todas partes en el universo con tecnologías que sobrepasan a la nuestra, ¿por qué no tenemos señales de ellos?

Desde entonces, la conocida como Paradoja de Fermi ha desconcertado a astrónomos y escritores de ciencia-ficción por igual. Y aunque no hay pocas formas de aproximarse al problema, nadie ha aparecido con una explicación convincente.

Ahora hay otra visión sobre el problema gracias a la aproximación de Igor Bezsudnov y Andrey Snarskii de la Universidad Nacional Técnica de Ucrania.

Su idea es imaginar que las civilizaciones se forman a un cierto ritmo, crecen hasta llenar un cierto volumen de espacio y colapsan y mueren. Incluso van más allá sugiriendo que las civilizaciones tienen un tiempo de vida característico, el cual limita cómo de grandes pueden llegar a ser.

En ciertas circunstancias, no obstante, cuando las civilizaciones están más cerca entre sí en el espacio y el tiempo, pueden entrar en contacto y entonces surge una fertilización cruzada de ideas y culturas que les permite a ambos florecer de forma que se incrementa su tiempo de vida combinado.

Bezsudnov y Snarskii señalan que este proceso de expansión en el espacio puede ser fácilmente modelado usando un autómata celular. Y han proseguido creado su propio universo usando un autómata celular de 10 000 x 10 000 ejecutando 320 000 pasos.

Los parámetros que gobiernan la evolución de este universo son simples: la probabilidad formación de una civilización, el tiempo de vida usual de tal civilización y el tiempo extra que logran cuando se encuentran.

El resultado da una nueva visión sobre la Paradoja de Fermi. Bezsudnov y Snarskii dicen que para ciertos valores de estos parámetros, el universo sufre un cambio de fase de uno en el que las civilizaciones tienden a no encontrarse y extenderse a uno en el que todo el universo tiende a civilizarse cuando se encuentran distintos grupos y se extienden.

Bezsudnov y Snarskii incluso derivan una desigualdad que debe satisfacer un universo para ser civilizado. Ésta, dicen, es análoga a la famosa Ecuación de Drake que intenta cuantificar el número de civilizaciones contactables en el universo actual.

La cuestión, por supuesto, es en qué tipo de universo vivimos: ¿los parámetros son los adecuados para la evolución de una civilización cósmica o estamos condenados a esta solos para siempre?

Bezsudnov y Snarskii dicen que sólo hay una forma de descubrirlo: esperar y ver.

Para más información sobre la Paradoja de Fermi, visitar el blog Física en la Ciencia Ficción, del Profesor Sergio L. Palacios, donde está desarrollando una serie de artículos con 50 posibles soluciones.

Fuente | Ciencia Kanija

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Impacto cometario en Neptuno hace 200 años

Las medidas realizadas por el observatorio espacial Herschel apuntan a una colisión entre hace unos dos siglos.

Un cometa puede haber impactado en el planeta Neptuno hace dos siglos. Esto se ve en la distribución de monóxido de carbono de la atmósfera en el gigante gaseoso que los investigadores – entre ellos el observatorio francés LESIA en París, del Instituto Max Planck para Investigación del Sistema Solar en Katlenburg-Lindau (Alemania) y del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre en Garching (Alemania) – han estudiado ahora. Los científicos analizaron datos tomados por el satélite de investigación Herschel, que ha estado orbitando el Sol a una distancia aproximada de 1,5 millones de kilómetros desde mayo de 2009. (Astronomy & Astrophysics, publicado on-line el 16 de julio de 2010).

Cuando el cometa Shoemaker-Levy 9 impactó en Júpiter hace 16 años, los científicos de todo el mundo estaban preparados: instrumentos a bordo de las sondas espaciales Voyager 2, Galileo y Ulysses documentaron cada detalle de este raro incidente. Hoy, estos datos ayudan a los científicos a detectar impactos cometarios que sucedieron hace muchos, muchos años. Las “polvorientas bolas de nieve” dejan trazas en la atmósfera de los gigantes gaseosos: agua, dióxido de carbono, monóxido de carbono, ácido cianhídrico y sulfuro de carbono. Estas moléculas pueden detectarse en la radiación de los planetas que se irradia al espacio.

En febrero de 2010 científicos del Instituto Max Planck para Investigación en el Sistema Solar descubrieron sólidas evidencias de un impacto cometario en Saturno hace 230 años (ver Astronomy and Astrophysics, Volume 510, febrero 2010). Ahora se han realizado nuevas medidas con el instrumento PACS a bordo del observatorio espacial Herschel que indican que Neptuno pasó por un evento similar. Por primera vez, PACS permite a los investigadores analizar la radiación infrarroja de onda larga de Neptuno.

La atmósfera del planeta más externo de nuestro Sistema Solar consta principalmente de hidrógeno y helio con trazas de agua, dióxido de carbono y monóxido de carbono. Ahora, los científicos detectaron una inusual distribución de monóxido de carbono: En la capa superior de la atmósfera, la conocida como estratosfera, encontraron una concentración mayor que en la capa inferior, la troposfera. “La mayor concentración de monóxido de carbono en la estratosfera sólo puede explicarse mediante un origen externo”, dice el científico del MPS Paul Hartogh, investigador principal del programa científico de Herschel “El agua y la química relacionada en el Sistema Solar”. “Normalmente las concentraciones de monóxido de carbono en la troposfera y la estratosfera deberían ser las mismas o disminuir con el incremento de altura”, añade.

La única explicación para estos resultados es un impacto cometario. Tales fuerzas de colisión destrozaron el cometa mientras que el monóxido de carbono atrapado en el hielo del cometa se libera con los años y se distribuye por toda la estratosfera. “A partir de la distribución de monóxido de carbono podemos derivar el momento aproximado en el que tuvo lugar el impacto”, explica Thibault Cavalié del MPS. La anterior suposición de que un cometa impactó con Neptuno hace 200 años podría confirmarse de esta forma. Una teoría diferente, de acuerdo a la cual un flujo constante de diminutas partículas de polvo espacial introducen monóxido de carbono en la atmósfera de Neptuno, sin embargo, no concuerda con las medidas.

En la estratosfera de Neptuno los científicos también encontraron una mayor concentración de lo esperado de metano. En Neptuno, el metano desempeña el mismo papel que el vapor de agua en la Tierra: la temperatura de la conocida como tropopausa – una barrera de aire más frío que separa la troposfera y la estratosfera – determina qué cantidad de vapor de agua puede llegar a la estratosfera. Si esta barrera es un poco más cálida, puede pasar más gas. Pero aunque en la Tierra la temperatura de la tropopausa nunca cae por debajo de los menos 80 grados Celsius, en Neptuno la temperatura media de la tropopausa es de menos 219 grados.

Por tanto, el hueco en la barrera de la tropopausa parece ser el responsable de la elevada concentración de metano en Neptuno. Con menos 213 grados Celsius, en el polo sur de Neptuno esta capa de aire es seis grados más cálida que en cualquier otro punto, permitiendo que el pase pase con más facilidad de la troposfera a la estratosfera. El metano, el cual los científicos creen que se origina en el propio planeta, pueden por tanto extenderse por toda la estratosfera.

El instrumento PACS fue desarrollado en el Instituto Max Planck para Física Extraterrestre. Analiza la radiación infrarroja de onda larga, también conocida como radiación de calor, que emiten los cuerpos fríos en el espacio, como Neptuno. Además, el satélite de investigación Herschel porta el mayor telescopio jamás construido que se ha manejado en el espacio.

Fuente | Ciencia Kanija

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Enorme Nube Cósmica de Gas y Polvo en el Preámbulo de una Formación de Estrellas MasivasUsando un radiotelescopio de la CSIRO, un equipo internacional

Usando un radiotelescopio de la CSIRO, un equipo internacional de investigadores ha captado una enorme nube de gas y polvo cósmicos en pleno proceso de desplomarse sobre sí misma, un descubrimiento que podría ayudar a resolver uno de los enigmas clásicos de la astronomía: ¿Cómo se forman las estrellas masivas?

Los astrónomos tienen una idea bastante clara de cómo se forman las estrellas como nuestro Sol a partir de nubes de gas y polvo, pero no de cómo lo hacen las estrellas más pesadas, las que tienen una masa de diez o más veces la del Sol, a pesar de los muchos años de investigaciones que le han dedicado al tema. Por eso, los astrónomos siguen debatiendo sobre los procesos físicos que podrían llevar a la formación de estas grandes estrellas, tal como señala Peter Barnes, de la Universidad de Florida.

Las estrellas masivas son raras. Representan sólo un pequeño porcentaje del total de las estrellas, y sólo se forman en cantidades significativas con la condensación de alguna nube muy masiva, un proceso que desemboca en la creación de cientos de estrellas de diferentes masas. Las nubes de gas pequeñas no parecen ser proclives a generar estrellas grandes.

En consecuencia, las regiones cósmicas donde las estrellas masivas parecen estar formándose también son raras. La mayoría de ellas está a más de 1.000 años-luz de distancia, lo que las hace difíciles de observar.

Usando el radiotelescopio Mopra de la CSIRO, con un plato de 22 metros, cerca de Coonabarabran, en Nueva Gales del Sur, el equipo de investigación, incluyendo a Stuart Ryder del Observatorio Anglo-Australiano y a Kate Brooks de la CSIRO, descubrió una nube masiva conteniendo mayormente gas hidrógeno y polvo, y que mide tres o más años-luz de lado a lado. La nube se está contrayendo con rapidez, y probablemente formará un enorme cúmulo de estrellas.

El descubrimiento fue hecho durante una inspección de más de 200 nubes de gas.

Con nubes de este tipo, es posible comprobar con gran detalle la validez de las teorías sobre la formación de cúmulos de estrellas masivas.

La nube de gas, denominada BYF73, está a unos 8.000 años-luz.

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Violentas colisiones galácticas alimentan a mega-agujeros negros

Entre las cosas más luminosas en el Universo están los núcleos galácticos activos (AGN): agujeros negros gigantescos que pueden emitir tanta energía como 10 mil millones de soles. Por qué estos objetos son mucho más brillantes que los agujeros negros supermasivos comunes ha dejado muy desconcertados a los investigadores. Ahora, los astrónomos han confirmado lo que los teóricos consideran la explicación más probable: que la tremenda energía de los AGN deriva de la fusión de dos galaxias. “Creemos que tenemos la “pistola humeante” que la fusión de los AGN ha disparado”, dice el miembro del equipo y estudiante graduado Michael Koss, de la Universidad de Maryland, College Park.

La mayoría de las galaxias en el Universo giran en torno a agujeros negros centrales, que se alimentan vorazmente de gas y polvo galáctico y emiten radiación. Pero alrededor del 1% de esos agujeros negros brillan varios órdenes de magnitud más intensamente de lo que lo hace el resto. En los últimos años, el observatorio en órbita de rayos X SWIFT ha encontrado docenas de estos agujeros negros extraordinariamente brillantes (o AGN) en galaxias cercanas, mediante la detección de los rayos X de alta energía que emiten.

Koss y sus colegas utilizaron un telescopio óptico terrestre para dar seguimiento a 260 AGNs identificados por el SWIFT. Se observó que un número sorprendentemente alto de ellos (hasta un 25%) se encontraban dentro de parejas de galaxias en proceso de fusión. “Vimos fuertes signos de alteración en estas parejas, lo que indica que la fusión se estaba produciendo”, dice Koss, quien agregó que las galaxias individuales en estas parejas aparecen muy distorsionadas como si la colisión las rompiera en pedazos. “Puede que el 60% de estas galaxias se fusionen por completo en los próximos mil millones de años”.

Los investigadores han llegado a la conclusión de que la fusión violenta de dos galaxias en espiral y sus agujeros negros creando un agujero negro supermasivo puede ser lo que le de la energía al AGN. El proceso podría llevar grandes cantidades de gas y polvo hacia el agujero negro, provocando la expulsión de una intensa energía desde el objeto, dice Neil Gehrels, físico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y miembro del equipo de investigación.

Los resultados, anunciados en una conferencia de prensa el 26 de mayo, se publicarán en la edición del 20 de junio de The Astrophysical Journal.

“Es un gran resultado” que permite a los investigadores “descubrir el truco de cómo se activan los AGNs”, dice Karl Gebhardt, un astrónomo de la Universidad de Texas en Austin, que no participó en el estudio. “La muestra es bastante concluyente que AGNs y fusiones están relacionados.” Sin embargo, dice, los investigadores todavía necesitan hacer estudios más detallados para comprender “si el gas llega al centro impulsado por una fusión real” o “simplemente por dos galaxias pasando una junto a la otra”.

Fuente | Ciencia Kanija

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Descubierto un sistema estelar binario con eclipses únicos

Astrofísicos de la UC Santa Barbara son los primeros científicos en identificar dos estrellas enanas blancas en un sistema binario eclipsante, permitiendo la primera medida directa del radio de una rara enana blanca compuesta de helio puro. Los resultados se publican en la revista Astrophysical Journal Letters. Estas observaciones son las primeras en confirmar una teoría sobre un cierto tipo de estrella enana blanca.

La historia empieza con las observaciones de Justin Steinfadt, estudiante graduado de física en la UCSB que ha estado monitorizando estrellas enanas blancas como parte de su tesis doctoral junto a Lars Bildsten, profesor y miembro permanente del Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) de la UCSB, y Steve Howell, astrónomo del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO) en Tucson, Arizona.

Descubrieron breves eclipses durante las observaciones de la estrella NLTT 11748 con el Telescopio Faulkes Norte del Telescopio Global del Observatorio Las Cumbres (LCOGT), una institución afiliada a la UCSB. NLTT 11748 es una de las pocas enanas blancas de muy baja masa y núcleo de helio que están bajo cuidadoso estudio por sus variaciones de brillo. Rápidas instantáneas de la estrella – aproximadamente una exposición cada minuto – encontraron algunas imágenes consecutivas donde la estrella era ligeramente más tenue. Steinfadt rápidamente se dio cuenta de la importancia de este inesperado descubrimiento. “Hemos estado mirando muchas estrellas, ¡pero sigo pensando que tuvimos suerte!”, comenta.

Avi Shporer, becario de posdoctorado en la UCSB y LCOGT, ayudó con las observaciones y rápidamente prestó su experiencia al descubrimiento. “Sabíamos que era algo inusual, especialmente cuando confirmamos estas caídas la siguiente noche”, dice Shporer. Los científicos observaron eclipses de tres minutos de la estrella binarias dos veces durante la órbita de 5,6 horas.

La emoción por el descubrimiento y la necesidad de confirmación llevaron rápidamente al uso del Telescopio Keck de 10 metros situado en Mauna Kea, Hawai, sólo cinco semanas después de la primera observación. El equipo también contó con David Kaplan, Miembro de Hubble y becario de posdoctorado en KITP. Bildsten y Kaplan lograron su uso del telescopio Keck intercambiando tiempo que habían reservado para otro proyecto con Geoff Marcy de la UC Berkeley.

Durante esa noche, los científicos fueron capaces de medir el cambiante desplazamiento Doppler de la estrella NLTT 11748 cuando orbitaba a su tenue pero más masiva enana blanca compañera. “Fue asombroso ser testigos del cambio de velocidad en la estrella en apenas unos minutos”, dice Kaplan, que estuvo presente en el telescopio Keck durante las observaciones.

Estas observaciones llevaron a la confirmación de una importante teoría sobre las enanas blancas. Las estrellas terminan sus vidas de muchas formas. “La formación de tal sistema binario que contiene una enana blanca de helio y masa baja tiene que ser el resultado de interacciones y pérdida de masa entre las dos estrellas originales”, dice Howell. Las enanas blancas son remanentes muy densos de estrellas como el Sol, con dimensiones comparables a las de la Tierra. Una estrella se convierte en enana blanca cuando ha agotado su combustible nuclear y todo lo que queda es el denso núcleo interior, normalmente hecho de carbono y oxígeno.

Una de las estrellas en la binaria recientemente descubierta es una enana blanca relativamente rara de núcleo de helio con una masa de sólo de un 10 a un 20 por ciento la del Sol. La existencia de estas estrellas especiales se ha sabido desde hace más de 20 años. El trabajo teórico predijo que estas estrellas son más calientes y grandes que las enanas blancas comunes. Hasta ahora su tamaño nunca había sido medido. Las observaciones de la estrella NLTT 11748 por este grupo de investigación ha arrojado las primeras medidas directas del radio de una inusual enana blanca que confirma la teoría.

La otra estrella en la binaria también es una enana blanca, aunque una algo más común, compuesta mayormente de carbono y oxígeno con aproximadamente el 70 por ciento de la masa del Sol. Esta estrella es más masiva y también menor que la otra enana blanca. La luz que emite es 30 veces más tenue que la de su compañera en la binaria.

Bildsten da crédito a las colaboraciones científicas del UCSB por el éxito de este trabajo, señalando que el equipo original fue expandido para incluir al KITP, el Departamento de Física y el LCOGT para dar una rápida respuesta al nuevo descubrimiento.

“Una posibilidad particularmente intrigante a evaluar es qué sucederá en 6000-10 000 millones de años”, dice Bildsten. “Esta binaria está emitiendo ondas gravitatorias a un ritmo que forzará a las dos enanas blancas a entrar en contacto. Lo que suceda entonces nadie puede imaginarlo”.

Fuente | Ciencia Kanija

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