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Un equipo de astrónomos ha detectado una rara explosión de luz proveniente de una estrella desgarrada por un agujero negro supermasivo. El fenómeno, conocido como evento de disrupción de marea, es el más cercano de este tipo registrado hasta la fecha, a una distancia de poco más de 215 millones de años luz de la Tierra, y ha sido estudiado con un detalle sin precedentes.
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Representación artística de una estrella con efecto de disrupción de marea provocado por un agujero negro supermasivo.
Crédito: ESO/M. Kornmesser
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“La idea de un agujero negro 'succionando' a una estrella cercana suena como a ciencia ficción. Pero es exactamente lo que sucede en un evento de disrupción de marea”, declara Matt Nicholl, profesor e investigador de la Real Sociedad Astronómica en la Universidad de Birmingham, Reino Unido, y autor principal del nuevo estudio. Pero estos eventos de disrupción de marea, donde una estrella experimenta lo que se conoce como espaguetificación al ser absorbido por un agujero negro, son poco comunes y no siempre son fáciles de estudiar. Con el fin de estudiar en detalle lo que sucede cuando una estrella es devorada por un monstruo de este tipo, el equipo de investigación apuntó al VLT (Very Large Telescope) y al NTT (New Technology Telescope) de ESO hacia un nuevo destello de luz que tuvo lugar el año pasado cerca de un agujero negro supermasivo.
Los astrónomos saben lo que debería pasar en teoría. "Cuando una desafortunada estrella vaga demasiado cerca de un agujero negro supermasivo del centro de una galaxia, el tirón gravitacional extremo del agujero negro desgarra a la estrella, arrancándole finas corrientes de material", explica el autor del estudio, Thomas Wevers, un investigador postdoctoral de ESO (“ESO Fellow”) en Santiago de Chile que se encontraba en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) cuando dirigió este trabajo. A medida que algunas de las finas hebras de materia estelar caen en el agujero negro durante este proceso de espaguetificación, se libera una brillante llamarada de energía que los astrónomos pueden detectar.
Aunque potente y brillante, hasta ahora los astrónomos han tenido problemas para investigar estas ráfagas de luz que a menudo se ven oscurecidas por una cortina de polvo y escombros: ahora han sido capaces de arrojar luz sobre el origen de esta cortina.
“Descubrimos que, cuando un agujero negro devora una estrella, puede lanzar una poderosa explosión de materia hacia afuera que obstruye nuestra vista”, explica Samantha Oates, también de la Universidad de Birmingham. Esto sucede porque la energía liberada cuando el agujero negro se alimenta del material estelar impulsa los escombros de la estrella hacia afuera.
El descubrimiento fue posible porque el evento de disrupción de marea que el equipo estudió, AT2019qiz, se detectó poco tiempo después de que la estrella fuera destrozada. “En realidad, gracias a que lo detectamos pronto, pudimos ver la cortina de polvo y escombros formándose a medida que el agujero negro lanzaba un potente chorro de material con velocidades de hasta 10 000 km/s”, afirma Kate Alexander, investigadora postdoctoral (NASA Einstein Fellow) en la Universidad de Northwestern (Estados Unidos). “Este 'vistazo tras el telón' fue nuestra primera oportunidad para identificar el origen del material que oscurece y seguir en tiempo real cómo envuelve al agujero negro”.
Durante un período de 6 meses, a lo largo de los cuales la llamarada creció en luminosidad y luego se desvaneció, el equipo llevó a cabo observaciones de AT2019qiz, ubicada en una galaxia espiral, en la constelación de Eridanus. “Varios sondeos detectaron la emisión del nuevo evento de disrupción de marea muy poco tiempo después de que la estrella fuera destrozada", declara Wevers. "Inmediatamente apuntamos un conjunto de telescopios terrestres y espaciales en esa dirección para ver cómo se producía la luz”.
En los meses sucesivos se llevaron a cabo múltiples observaciones del evento con instalaciones que incluyeron a X-shooter y EFOSC2, potentes instrumentos instalados en el VLT y el NTT de ESO, en Chile. La celeridad y las extensas observaciones en luz ultravioleta, rango óptico, rayos X y ondas de radio, revelaron, por primera vez, una conexión directa entre el material que fluye de la estrella y el brillante destello emitido a medida que es devorada por el agujero negro. “Las observaciones mostraron que la estrella tenía aproximadamente la misma masa que nuestro propio Sol y que el monstruoso agujero negro, que es más de un millón de veces más masivo, le había hecho perder aproximadamente la mitad de esa masa”, afirma Nicholl, que también es investigador visitante en la Universidad de Edimburgo.
Esta investigación nos ayuda a entender mejor los agujeros negros supermasivos y cómo se comporta la materia en los entornos de gravedad extrema que los rodean. El equipo dice que AT2019qiz podría incluso actuar como una "piedra Rosetta" para interpretar futuras observaciones de eventos de disrupción de marea. El ELT (Extremely Large Telescope) de ESO, cuyo inicio de operaciones se prevé para esta década, permitirá a los investigadores detectar eventos de disrupción de marea cada vez más débiles y de evolución más rápida con el fin de resolver más misterios de la física de los agujeros negros.
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Un equipo internacional con amplia experiencia, reconocido por refutar varios descubrimientos de agujeros negros, ha descubierto un agujero negro de masa estelar en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia vecina a la nuestra. Tal y como afirma el autor principal del estudio, Tomer Shenar, "Por primera vez, nuestro equipo se reunió para dar a conocer el descubrimiento de un agujero negro en lugar de refutarlo".
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El agujero negro descubierto ahora tiene al menos nueve veces la masa de nuestro Sol. Imagen: ESO/L. Calçada
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"Identificamos una 'aguja en un pajar'", confirma Tomer Shenar, quien comenzó el estudio en el centro KU Leuven, en Bélgica y ahora cuenta con una beca Marie-Curie en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos). Aunque se han propuesto otros candidatos similares a agujeros negros, el equipo afirma que este es el primer agujero negro de masa estelar "inactivo" que se detecta inequívocamente fuera de nuestra galaxia.
Los agujeros negros de masa estelar se forman cuando las estrellas masivas llegan al final de sus vidas y colapsan bajo su propia gravedad. En un sistema binario (un sistema de dos estrellas que giran una alrededor de la otra), este proceso deja un agujero negro en órbita con una estrella compañera luminosa. El agujero negro está "inactivo" si no emite altos niveles de radiación de rayos X, que es la forma en que normalmente se detectan dichos agujeros negros. "Es increíble que apenas sepamos de la existencia de estos agujeros negros inactivos, dado lo comunes que la comunidad astronómica supone que son”, explica el coautor, Pablo Marchant, de KU Leuven. El agujero negro recién encontrado tiene al menos nueve veces la masa de nuestro Sol y orbita una estrella azul caliente que pesa 25 veces la masa del Sol.
Los agujeros negros inactivos son particularmente difíciles de detectar ya que no interactúan mucho con su entorno. "Durante más de dos años, hemos estado buscando este tipo de sistemas binarios de agujeros negros", afirma la coautora, Julia Bodensteiner, investigadora de ESO en Alemania. "Me emocioné mucho cuando conocí los datos sobre VFTS 243, que en mi opinión es el candidato más convincente reportado hasta la fecha."
Para encontrar a VFTS 243, la colaboración buscó casi 1000 estrellas masivas en la región de la Nebulosa de la Tarántula de la Gran Nube de Magallanes, buscando las que podrían tener agujeros negros como compañeros. Identificar a estos compañeros como agujeros negros es extremadamente difícil, ya que existen muchas posibilidades alternativas.
"Como investigador que ha refutado posibles agujeros negros en los últimos años, era extremadamente escéptico con respecto a este descubrimiento", dice Shenar. El escepticismo fue compartido por el coautor Kareem El-Badry, del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, en los Estados Unidos, a quien Shenar llama el "destructor de agujeros negros". "Cuando Tomer me pidió que revisara sus hallazgos, tuve mis dudas. Pero no pude encontrar una explicación plausible para los datos que no involucraran un agujero negro", explica El-Badry.
El descubrimiento también ofrece al equipo una visión única de los procesos que acompañan la formación de agujeros negros. La comunidad astronómica cree que un agujero negro de masa estelar se forma a medida que el núcleo de una estrella masiva moribunda colapsa, pero sigue sin quedar claro si este proceso va acompañado o no por una potente explosión de supernova.
"La estrella que formó el agujero negro en VFTS 243 parece haber colapsado por completo, sin signos de una explosión anterior", explica Shenar. "La evidencia de este escenario de 'colapso directo' ha surgido recientemente, pero podría decirse que nuestro estudio proporciona una de las indicaciones más claras. Esto tiene enormes implicaciones para el origen de las fusiones de agujeros negros en el cosmos.".
El agujero negro de VFTS 243 se encontró utilizando seis años de observaciones de la Nebulosa de la Tarántula llevadas a cabo por el instrumento FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph, espectrógrafo multielemento de gran matriz de fibras), instalado en el VLT de ESO.
A pesar del apodo de "policía de agujeros negros", el equipo fomenta activamente el escrutinio y espera que su trabajo, publicado hoy en Nature Astronomy, permita el descubrimiento de otros agujeros negros de masa estelar que orbitan estrellas masivas, miles de los cuales se predice que existen en la Vía Láctea y en las Nubes de Magallanes.
"Por supuesto, espero que otras personas que trabajan en este campo estudien detenidamente nuestro análisis y traten de deducir modelos alternativos", concluye El-Badry. "Es un proyecto muy emocionante del que formar parte".
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Trabajo de referencia | Shenar, T. et al. «An X-ray-quiet black hole born with a negligible kick in a massive binary within the Large Magellanic Cloud». Nature Astronomy, julio de 2022. DOI: 10.1038/s41550-022-01730-y
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Un equipo de astrónomos del Observatorio Europeo Austral (ESO) y de otras instituciones ha descubierto un agujero negro a solo 1.000 años luz de la Tierra. Es el agujero negro más cercano a nuestro Sistema Solar jamás detectado hasta la fecha y forma parte de un sistema triple que se puede ver a simple vista.
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Representación artística del sistema triple con el agujero negro más cercano a la Tierra descubierto hasta la fecha.
Crédito: ESO/L. Calçada
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“Nos sorprendimos mucho cuando nos dimos cuenta de que se trata del primer sistema estelar con un agujero negro que se puede ver a simple vista”, afirma Petr Hadrava, científico emérito de la Academia de Ciencias de la República Checa, en Praga, y coautor de la investigación. Situado en la constelación de Telescopium, el sistema está tan cerca de nosotros que sus estrellas se pueden ver desde el hemisferio sur en una noche oscura y despejada sin prismáticos ni telescopio. “Este sistema contiene el agujero negro más cercano a la Tierra que conocemos”, confirma el científico del Observatorio Europeo Austral (ESO) Thomas Rivinius, quien dirigió el estudio publicado hoy en la revista Astronomy & Astrophysics.
En un principio, el equipo estudiaba el sistema, llamado HR 6819, como parte de un estudio de sistemas de doble estrella. Sin embargo, al analizar sus observaciones, quedaron sorprendidos al descubrir un tercer cuerpo, previamente desconocido en HR 6819: un agujero negro. Las observaciones con el espectrógrafo FEROS, instalado en el Telescopio MPG/ESO de 2,2 metros, en La Silla, mostraron que una de las dos estrellas visibles orbita alrededor de un objeto invisible cada 40 días, mientras que la segunda estrella está a una gran distancia de este par interior.
Tal y como cuenta Dietrich Baade, astrónomo emérito de ESO en Garching y coautor del estudio, “Las observaciones necesarias para determinar el período de 40 días tuvieron que extenderse durante varios meses. Esto fue posible gracias al esquema pionero del servicio de observación de ESO, en virtud del cual el personal de ESO hace observaciones en nombre de los científicos que las necesitan”.
El agujero negro oculto en HR 6819 es uno de los primeros agujeros negros de masa estelar descubierto que no interactúan violentamente con su entorno y, por lo tanto, parecen verdaderamente negros. Pese a ello, el equipo pudo detectar su presencia y calcular su masa estudiando la órbita de la estrella situada en el par interior. “Un objeto invisible con una masa de, al menos, 4 veces la del Sol, sólo puede ser un agujero negro”, concluye Rivinius, que trabaja en Chile.
Hasta la fecha, los astrónomos han detectado tan solo un par de docenas de agujeros negros en nuestra galaxia, y casi todos ellos interactúan con su entorno y dan a conocer su presencia mediante la liberación de potentes rayos X. Pero los científicos estiman que, a lo largo de la vida de la Vía Láctea, muchas más estrellas acabaron colapsando como agujeros negros al terminar sus vidas. El descubrimiento de un agujero negro silencioso e invisible en HR 6819 proporciona pistas sobre dónde podrían estar los numerosos agujeros negros ocultos en la Vía Láctea. “Debe haber cientos de millones de agujeros negros por ahí, pero conocemos muy pocos. Saber qué buscar debería facilitarnos la tarea de encontrarlos”, afirma Rivinius. Baade añade que encontrar un agujero negro en un sistema triple tan cercano indica que estamos viendo sólo “la punta de un emocionante iceberg”.
De hecho, los astrónomos creen que su descubrimiento ya podría arrojar algo de luz sobre un segundo sistema. “Nos dimos cuenta de que otro sistema, llamado LB-1, también puede ser triple, aunque necesitaríamos más observaciones para afirmarlo con seguridad”, confirma Marianne Heida, becaria postdoctoral de ESO y coautora del artículo. “LB-1 está un poco más lejos de la Tierra, pero todavía lo bastante cerca en términos astronómicos, lo cual significa que probablemente existen muchos más sistemas como este. Al encontrarlos y estudiarlos podemos aprender mucho sobre la formación y evolución de esas estrellas que comienzan sus vidas con más de 8 veces la masa del Sol y terminan en una explosión de supernova que deja tras de sí un agujero negro”.
Los descubrimientos de estos sistemas triples con un par interno de estrellas y una estrella alejada también podrían proporcionar pistas sobre las violentas fusiones cósmicas que liberan ondas gravitacionales lo suficientemente poderosas como para ser detectadas en la Tierra. Algunos astrónomos creen que las fusiones pueden ocurrir en sistemas con una configuración similar a HR 6819 o LB-1, pero donde el par interno se compone de dos agujeros negros o de un agujero negro y una estrella de neutrones. El objeto exterior distante podría influir gravitacionalmente en el par interno de manera que podría desencadenar una fusión y la liberación de ondas gravitacionales. Aunque HR 6819 y LB-1 solo tienen un agujero negro y no tienen estrellas de neutrones, estos sistemas podrían ayudar a los científicos a entender cómo pueden tener lugar colisiones estelares en sistemas triples de estrellas.
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Un equipo internacional de astrónomos, utilizando el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ha sido testigo de un evento de meteorología cósmica que nunca se había visto antes: un grupo de imponentes nubes de gas intergaláctico, lloviendo sobre el agujero negro supermasivo situado en el centro de una enorme galaxia que se encuentra a mil millones de años luz de la Tierra. Los resultados aparecen en la revista Nature el 09 de junio de 2016.
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El parte meteorológico cósmico, como se ilustra en esta concepción artística, pronostica una condensación de nubes de gas molecular frío alrededor del cúmulo de galaxias más brillante, Abell 2597. Las nubes se condensan a partir del gas caliente e ionizado que ocupa el espacio entre las galaxias de este cúmulo. Nuevos datos de ALMA muestran que la “lluvia” de estas nubes se precipita sobre la galaxia, cayendo hacia el agujero negro supermasivo situado en su centro. NRAO/AUI/NSF; Dana Berry/SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)
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Las nuevas observaciones de ALMA constituyen la primera evidencia directa de que las frías y densas nubes pueden fusionarse a partir de caliente gas intergaláctico y sumergirse en el corazón de una galaxia para alimentar a su agujero negro supermasivo central. También remodela la visión que los astrónomos tenían sobre cómo se alimentan los agujeros negros supermasivos en un proceso conocido como acreción.
Anteriormente, los astrónomos creían que, en las galaxias más grandes, los agujeros negros supermasivos tenían una dieta lenta y constante de gas caliente ionizado proveniente del halo de la galaxia. Las nuevas observaciones de muestran que, cuando las condiciones meteorológicas intergalácticas son favorables, los agujeros negros también pueden darse un atracón de nubes gigantes de gas molecular muy frío en forma de grumosos y caóticos “aguaceros”.
"Aunque ha sido una predicción teórica importante en los últimos años, esta es una de las primeras pruebas que, sin ambigüedad, ofrecen una evidencia observacional de una lluvia fría y caótica alimentando a un agujero negro supermasivo", afirma Grant Tremblay, astrónomo de la Universidad de Yale en New Haven (Connecticut, Estados Unidos), ex trabajador de ESO y autor principal del nuevo artículo. "Es emocionante pensar que, realmente, podríamos estar observando este aguacero, que abarca toda la galaxia, alimentando a un agujero negro cuya masa es de cerca de 300 millones de veces la del Sol".
Tremblay y su equipo utilizaron ALMA para estudiar un cúmulo de unas 50 galaxias inusualmente brillante, conocido como Abell 2597. En esencia es una galaxia elíptica masiva, y se conoce como el cúmulo de galaxias más brillante. Disperso uniformemente entre estas galaxias, encontramos una atmósfera difusa de gas ionizado caliente, que previamente fue observado con Chandra, el Observatorio de rayos X de la NASA.
"Este gas, que está muy muy caliente, puede enfriarse rápidamente, condensarse y precipitar de un modo muy parecido a lo que ocurre en la atmósfera de la Tierra cuando el aire cálido y húmedo genera nubes de lluvia y precipitaciones", explicó Tremblay. "Las nuevas nubes condensadas caen en forma de “lluvia” sobre la galaxia, impulsando la formación de estrellas y alimentando su agujero negro supermasivo”.
Cerca del centro de esta galaxia los investigadores descubrieron este escenario: tres enormes masas de gas frío escorándose hacia el agujero negro supermasivo situado en el núcleo de la galaxia a alrededor de un millón de kilómetros por hora. Cada nube contiene tanto material como un millón de soles y tiene un tamaño de decenas de años luz.
Normalmente, a estas escalas, los objetos serían difíciles distinguir a estas distancias cósmicas, incluso con la impresionante resolución de ALMA. Sin embargo, fueron delatados por las “sombras” de miles de millones de años luz que proyectan hacia la Tierra [1].
Datos adicionales aportados por el conjunto National Science Foundation’s Very Long Baseline Array (un conjunto de antenas que utiliza interferometría de muy larga base), indican que las nubes de gas observadas por ALMA están a tan solo 300 años luz del agujero negro central. En términos astronómicos, esencialmente se tambalean al borde de un punto en el que pueden ser devoradas.
Aunque ALMA solo fue capaz de detectar tres nubes de gas frío cerca del agujero negro, los astrónomos especulan que puede haber miles en las proximidades, proporcionando al agujero negro un constante aguacero que podría impulsar su actividad durante mucho tiempo.
Ahora, los astrónomos planean utilizar ALMA para buscar estas "tormentas" en otras galaxias con el fin de determinar si esta “meteorología” cósmica es tan común como sugiere la teoría actual.
Notas
[1] Las sombras se forman cuando las nubes de gas opaco que caen sobre el agujero negro bloquean una parte de la brillante luz de fondo en el rango milimétrico, emitida por los electrones que giran en espiral alrededor de campos magnéticos muy cercanos al agujero negro supermasivo central..
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Referencia bibliográfica | “Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole”, por Grant R. Tremblay et al., que aparece en la revista Nature el 9 de junio de 2016.
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Astrónomos de la Universidad de Arizona han encontrado un cuásar a una distancia récord: unos 13.030 millones de años-luz de la Tierra. Se formó solo 670 millones de años después del Big Bang y alberga un desafiante agujero negro supermasivo con una masa equivalente a 1.600 millones de soles.
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Ilustración de cuásar J0313-1806, con su agujero negro supermasivo central. NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
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Un cuásar (acrónimo de fuente de radio CUASistelAR) es un núcleo galáctico extremadamente luminoso con un agujero negro supermasivo en su interior rodeado de un disco de acreción gaseoso. A medida que el gas cae hacia el agujero, se libera gran cantidad de energía en forma de radiación, observable en todo el espectro electromagnético.
Los cuásares se encuentran entre las fuentes más brillantes del cosmos, a menudo eclipsando a sus propias galaxias anfitrionas. Para calcular su distancia, los astrónomos se fijan en el llamado desplazamiento al rojo dentro del espectro, lo que permite mirar atrás en el tiempo para ver cuántos años después del Big Bang se formaron.
Hasta ahora el récord lo ostentaba el cuásar J1342 + 0928, con un corrimiento al rojo de 7,54, lo se corresponde a cuando el universo tenía 690 millones de años, pero ahora científicos de la Universidad de Arizona (EE UU) ha observado otro cuásar, llamado J0313-1806, que nació unos 20 millones de años antes, cuando el universo tenía casi un 5% de su edad actual.
“El cuásar J0313-1806 tiene un corrimiento al rojo de 7,642, que corresponde a solo 670 millones de años después del Big Bang”, explica a Sinc el autor principal del estudio, Feige Wang, investigador en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona. Es, por tanto, el más antiguo conocido, y por extensión el más distante. Se sitúa a unos 13.030 millones de años-luz de la Tierra.
El equipo descubridor publicará sus hallazgos en el Astrophysical Journal Letters pero esta semana ya los ha presentado en la 237ª Reunión de la Sociedad Astronómica Americana, que en esta ocasión se celebra de forma virtual.
Un agujero negro que desafía las teorías
Además de ser el más lejano, Wang destaca los otros tres puntos clave de este cuásar: su agujero negro supermasivo (también el más antiguo o distante conocido), el chorro de 'viento' que emite y la alta tasa de formación de estrellas en su galaxia. “Lo primero –aclara–, es que alberga un agujero negro supermasivo (SMBH en inglés) con un tamaño de 1.600 millones de masas solares, unas dos veces más masivo que J1342 + 0928. La existencia de este SMBH tan masivo requiere un agujero negro semilla con más de 10.000 masas solares, y esto desafía las teorías de la formación de estos objetos”, aunque su hallazgo ayuda a restringir las posibilidades contempladas hasta ahora.
Otro de los autores, el profesor Xiaohui Fan, explica: "Pensamos que existe un mecanismo que involucra enormes cantidades de gas de hidrógeno frío primordial colapsando directamente en el agujero negro semilla, que no requiere de estrellas completas como materia prima (como indicaban algunos modelos). Esto es lo único que permitiría que el agujero negro supermasivo del cuásar J0313-1806 crezca hasta los 1.600 millones de masas solares en un momento tan temprano del universo, y esto es lo que hace que el nuevo récord del cuásar sea tan valioso".
Viento a enormes velocidades
"Otro punto clave es que tiene un chorro (de gas y plasma supercalientes) saliendo extremadamente rápido, emanando del cuásar en forma de un viento que viaja al 20 % de la velocidad de la luz, la primera evidencia de este 'feedback' en un cuásar en etapas tan tempranas del universo", apunta Wang.
Midiendo la luminosidad de J0313-1806, su equipo calculó que el gran agujero negro de su centro está ingiriendo el equivalente a unos 25 soles cada año, y esta sería la principal razón del viento de plasma caliente que sopla en la galaxia de su alrededor a una velocidad relativista. Por comparar, el agujero negro del centro de la Vía Láctea está casi inactivo.
Alta tasa de formación de estrellas
Por último, la galaxia que aloja el cuásar también tiene una característica relevante: está formando nuevas estrellas a un ritmo 200 veces superior al de nuestra Vía Láctea, mil veces menos luminosa y que genera aproximadamente una masa solar cada año. "Esa tasa de formación estelar relativamente alta, similar a la observada en otros cuásares de edad similar, nos dice que la galaxia anfitriona está creciendo muy rápido", señala Wang.
Además, estos cuásares presumiblemente están todavía en el proceso de construcción de sus agujeros negros supermasivos", añade Fan. "Con el tiempo, el chorro de salida del cuásar se calienta y empuja todo el gas hacia fuera de la galaxia. Entonces el agujero negro ya no tiene nada con lo que seguir alimentándose y dejará de crecer. Esta es la evidencia de cómo crecen estas primeras galaxias masivas y sus cuásares".
Los investigadores esperan encontrar algunos cuásares más del mismo período de tiempo, incluyendo potenciales nuevos récords, adelanta el coautor Jinyi Yang, también del Observatorio Steward. Yang y Fan estaban observando en el telescopio terrestre Magellan Baade de 6,5 metros en el Observatorio de Las Campanas en Chile la noche en que se descubrió J0313-1806.
El equipo de astrónomos seguirá realizando nuevas observaciones y espera descubrir más secretos del nuevo cuásar con el futuro telescopio espacial James Webb de la NASA, cuyo lanzamiento está previsto a finales de este 2021.
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Un equipo europeo de astrónomos ha obtenido interesantes observaciones del centro de la Vía Láctea. Estos resultados proporcionan una idea de la innovadora ciencia que GRAVITY será capaz de producir al momento de sondear los campos gravitacionales de gran intensidad cercanos al agujero negro central supermasivo y poner a prueba la validez de la teoría general de la relatividad de Einstein.
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Esta impresión artística muestra las órbitas de las estrellas presentes alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. En el año 2018 una de estas estrellas, la S2, pasará muy cerca del agujero negro y presentará la mejor oportunidad para estudiar los efectos de la gravedad de gran intensidad y para poner a prueba las predicciones de la teoría de la Relatividad General de Einstein en un futuro próximo. Crédito: ESO/L. Calçada
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El instrumento GRAVITY se encuentra operando ahora con las cuatro Unidades de Telescopio de 8,2 metros del Very Large Telescope (VLT) de ESO, e incluso durante los primeros resultados obtenidos en la etapa de pruebas, ya es claro que pronto comenzará a producir ciencia de primera clase.
GRAVITY forma parte del Interferómetro del VLT. Al combinar la luz de los cuatro telescopios, este puede alcanzar la misma resolución espacial y la misma precisión en la medición de las posiciones que un telescopio de hasta 130 metros de diámetro. Las ganancias correspondientes en lo que respecta al poder de resolución y a la precisión posicional (un factor de 15 por sobre las Unidades de Telescopio de 8,2 metros del VLT funcionando de forma individual) permitirá a GRAVITY realizar mediciones extremadamente exactas de objetos astronómicos.
Uno de los objetivos principales de GRAVITY es realizar observaciones detalladas del entorno que rodea al agujero negro de 4 millones de masas solares ubicado en el centro de la Vía Láctea [1]. A pesar de que tanto la posición como la masa del agujero negro se conocen desde el año 2002, al realizar mediciones exactas de los movimientos de las estrellas que lo orbitan, GRAVITY permitirá a los astrónomos estudiar el campo gravitacional que rodea al agujero negro con un detalle sin precedentes, proporcionando una posibilidad única de poner a prueba la teoría de la Relatividad General de Einstein.
En este ámbito, las primeras observaciones con GRAVITY ya han sido extremadamente fascinantes. El equipo de GRAVITY [2] ha utilizado el instrumento para observar una estrella conocida como S2 en su órbita de sólo 16 años alrededor del agujero negro en el centro de nuestra galaxia. Estas pruebas han demostrado de forma impresionante la sensibilidad que posee GRAVITY, al ser capaz de detectar esta débil estrella en tan sólo unos minutos de observación.
El equipo pronto podrá obtener posiciones ultra-precisas de la estrella en órbita, lo que equivale a medir la posición de un objeto en la Luna con una exactitud de centímetros. Esto les permitirá determinar si el movimiento alrededor del agujero negro se ajusta o no a las predicciones de la teoría de la relatividad general de Einstein. Las nuevas observaciones muestran que el Centro Galáctico es un laboratorio tan ideal como se pudiese esperar.
"Fue un momento fantástico para todo el equipo cuando captamos la superposición de la luz emitida por la estrella por primera vez, después de ocho años de arduo trabajo", comenta el científico a cargo del instrumento GRAVITY Frank Eisenhauer del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Garching, Alemania. "En primer lugar estabilizamos de forma activa la interferencia en una estrella brillante cercana, y luego sólo unos pocos minutos más tarde pudimos ver la interferencia proveniente de la débil estrella (seguido de numerosos choques de manos)". A primera vista, ni la estrella de referencia, ni la estrella en órbita tienen compañeros masivos que pudiesen complicar las observaciones y el análisis. "Son sondas ideales", explica Eisenhauer.
Esta temprana indicación de éxito llega justo a tiempo. En el año 2018, la estrella S2 estará en su punto más cercano al agujero negro, a sólo 17 horas-luz de distancia y viajando a casi 30 millones de kilómetros por hora, o a 2,5% de la velocidad de la luz. A esta distancia los efectos generados por la relatividad general serán más evidentes y las observaciones de GRAVITY entregarán sus resultados más importantes [3]. Esta oportunidad no se volverá a repetir en otros 16 años.
[1] El centro de la Vía Láctea, la galaxia en donde vivimos, se encuentra en la constelación de Sagitario (el Arquero) y está a unos 25.000 años-luz de distancia de la Tierra.
[2] El consorcio GRAVITY está compuesto por el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE) y el Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA), LESIA del Observatorio de París e IPAG de la Université Grenoble Alpes/CNRS, la Universidad de Colonia, el Centro Multidisciplinar de Astrofísica de Lisboa y Oporto (SIM), y ESO.
[3] El equipo, por primera vez, será capaz de medir dos efectos de la teoría relativistas en una estrella orbitando en torno a un agujero negro masivo (el desplazamiento al rojo gravitatorio y la precesión del pericentro). El desplazamiento al rojo surge debido a que la luz de la estrella debe moverse en contra del fuerte campo gravitacional del agujero negro masivo para poder escapar hacia el Universo. A medida que lo hace pierde energía, lo que se manifiesta como un desplazamiento al rojo de la luz. El segundo efecto afecta a la órbita de la estrella y conduce a una desviación de una elipse perfecta. La orientación de la elipse rota en aproximadamente medio grado en el plano orbital cuando la estrella pasa cerca del agujero negro. El mismo efecto se ha observado en la órbita de Mercurio alrededor del Sol, en donde es unas 6.500 veces más débil por cada órbita que en las extremas inmediaciones del agujero negro. Pero la distancia mucho mayor hace que resulte mucho más difícil observar lo que ocurre en el Centro Galáctico que lo que acontece en el Sistema Solar..
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Las observaciones de V404 Cygni, que entró en erupción en 2015 tras más de 25 años de inactividad, fueron realizadas con el instrumento OSIRIS del Gran Telescopio CANARIAS (GTC). Los resultados han sido publicados en la revista Nature.
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V404 Cygni es un agujero negro que forma parte de un sistema binario situado en la constelación del Cisne. En este tipo de sistemas, de los que conocemos menos de 50, un agujero negro de unas 10 veces la masa del Sol devora material procedente de una estrella muy cercana, la estrella compañera. Durante este proceso, el material cae al agujero negro formando un disco de acreción, que emite en rayos X en sus zonas más internas y calientes. En zonas más externas, por el contrario, se puede estudiar este disco con luz visible, que es la parte del espectro en la que trabaja el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), de 10,4 m, el más grande del mundo de este tipo e instalado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma, Islas Canarias).
V404 Cygni, a tan solo unos 8.000 años luz de distancia, es además uno de los agujeros negros más cercanos a la Tierra y posee un gran disco de acreción (unos 10 millones de kilómetros de radio), lo que hace que sus erupciones sean extremadamente luminosas en todos los rangos espectrales (rayos X, emisión visible, infrarroja y ondas radio).
El 15 de junio de 2015, el agujero negro V404 Cygni entró en erupción después de más de 25 años de inactividad. Durante este periodo su brillo aumentó un millón de veces en unos pocos días, convirtiéndose en la fuente más brillante del cielo en rayos X. El GTC comenzó a realizar observaciones espectroscópicas el día 17 de junio, mediante la activación de un programa de oportunidad, específicamente diseñado para este tipo de eventos por investigadores del IAC.
Las observaciones revelan la presencia de un viento de material neutro (Hidrógeno y Helio no ionizado) que se forma en las capas externas del disco de acreción, regulando el proceso de cómo el material es tragado por el agujero negro. Este viento, detectado por primera vez en un sistema de este tipo, se mueve a gran velocidad (3.000 kilómetros por segundo) para poder así escapar del campo gravitatorio del agujero negro. Su presencia permite explicar por qué la erupción a pesar de ser luminosa y muy violenta –con continuos cambios de brillo y eyecciones de masa en forma de chorros que se detectan en ondas de radio– fue además muy breve (tan solo dos semanas).
Al final de esta erupción, las observaciones del GTC revelan la presencia de una nebulosidad formada por material eyectado por el viento. Este fenómeno, que ha sido observado por primera vez en un agujero negro, permite además estimar la cantidad de masa expulsada al medio interestelar.
”El brillo de la fuente junto con la gran área colectora del GTC ha permitido –explica Teo Muñoz Darias, investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y primer autor del artículo – no solo detectar el viento, sino estudiar la variación de sus propiedades en escalas de tiempo de minutos. La base de datos recopilada es probablemente la mejor jamás obtenida para un objeto de este tipo.” Y añade: “Esta erupción de V404 Cygni, por su complejidad y por la gran cantidad y calidad de las observaciones obtenidas, nos va ayudar a entender cómo los agujeros negros tragan materia a través de sus discos de acreción.”
“Creemos que lo que hemos observado con GTC en V404 Cygni sucede, al menos, en otros agujeros negros con discos de acreción de gran tamaño”, concluyen Jorge Casares y Phil Charles, dos de los descubridores de este agujero negro en 1992 y coautores del artículo.
El trabajo ha sido publicado en la revista científica Nature. El equipo investigador ha estado liderado por el astrofísico del IAC Teo Muñoz Darias e incluye a otros cuatro miembros de dicho centro –Jorge Casares, Daniel Mata Sánchez, Montserrat Armas Padilla y Manuel Linares–, además de investigadores de las Universidades de Oxford y Southampton en Reino Unido, y de institutos de investigación en Alemania, Francia y Japón. Las observaciones fueron realizadas con el instrumento OSIRIS de GTC, y se prolongaron durante las dos semanas que duró la erupción, en ventanas de entre una y dos horas por noche. Además, el trabajo ha incluido tanto observaciones en rayos X por los satélites INTEGRAL y Swift, como datos del radio interferómetro AMI, en Reino Unido..
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Referencia | Teo Muñoz-Darias et al. “Regulation of black-hole accretion by a disk wind during a violent outburst of V404 Cygni”. Nature, 9 de mayo de 2016. DOI: 10.1038/nature17446).
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07.07.2014 | Una colaboración de la UPV/EHU, Ikerbasque y CSIC participa en la detección por primera vez de luz circular proveniente de un agujero negro recién creado. El trabajo se publica en la prestigiosa revista Nature
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El 24 de octubre de 2012 observatorios de todo el mundo fueron alertados de una gigantesca explosión estelar, la GRB121024A, que había sido localizada horas antes por el satélite Swift de la NASA en la constelación del Eridano. Sin embargo, solo el Observatorio Europeo Austral, mediante su Very Large Telescope (VLT) situado en el desierto de Atacama, Chile, pudo tomar precisas medidas polarimétricas del fenómeno. Los datos obtenidos de esa explosión, que se produjo hace unos 11.000 millones de años, han permitido reconstruir cómo se forma un agujero negro. El trabajo, en el que ha participado el investigador Ikerbasque Javier Gorosabel, codirector de la Unidad Asociada Instituto de Astrofísica de Andalucia/CSIC-EHU/UPV, se publica en la prestigiosa revista Nature
No hay otro evento en el cosmos que compita en energía e intensidad con las explosiones estelares en los confines del universo llamadas LGRBs (del inglés Long Gamma-Ray Bursts): en un segundo un solo GRB puede emitir tanto como cientos de estrellas como el Sol en sus 10.000 millones de años de vida.
Desde hace ya una década los astrofísicos poseen fuertes evidencias de que los LGRB se producen por el estallido de las llamadas estrellas masivas, astros enormes con masas hasta cientos de veces mayores que la del Sol que además giran rápidamente en torno a un eje de rotación.
Como estas estrellas son masivas y giran, no explotan como una estrella normal, que lo hace de forma radial, como se desinfla, por ejemplo, un balón. La implosión de estos enormes astros produciría, según algunos modelos teóricos, una monstruosa peonza, es decir, como hace el agua en el sumidero de un lavabo, hasta finalmente formar un agujero negro. La energía desprendida por esta gigantesca explosión se emitiría en dos chorros altamente energéticos que estarían alineados con el eje de rotación de la estrella moribunda.
Además, todas las estrellas poseen campos magnéticos. Más aun si éstas giran rápidamente, como es el caso de los LGRB. Así, durante el derrumbe interno de la estrella hacia el agujero negro central, los campos magnéticos de la estrella también se arremolinarían en torno al eje de rotación de esta. Y durante el desplome de la estrella se produciría un potente “geiser magnético” que se eyectaría desde el entorno del agujero negro que se va formando y cuyos efectos se sienten a distancias de billones de kilómetros.
Este complejo escenario hacía prever que la luz emitida durante la explosión de la estrella debía estar polarizada circularmente, como si de un tornillo se tratara. Y eso es lo que, por primera vez, los autores han detectado desde Chile: una luz polarizada circularmente que es la consecuencia directa de un agujero negro “recién” creado en los confines del Universo y que confirma el modelo teórico. Además, nunca se había detectado una polarización circular óptica en tal alto grado y nunca se había detectado en una fuente tan lejana. Todo ello hace que el GRB121024A sea un evento extraordinario.
La Unidad Asociada
Tanto el Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco como Ikerbasque han participado en dicho descubrimiento a través de la Unidad Asociada que el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), creó en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería (ETSI, Bilbao). Entre otras muchas ventajas, esta colaboración es un valor añadido que permite a la Unidad Asociada participar en grandes consorcios internacionales como el que explota científicamente el VLT. La Unidad Asociada está liderada conjuntamente por el catedrático de la UPV/EHU Agustín Sánchez Lavega, y a su vez director del Aula EspaZio Gela) y por Javier Gorosabel, investigador científico del CSIC e Ikerbasque Research Professor en la ETSI.
Por su parte, el VLT es uno de los mayores y mejor dotados telescopios del mundo, el cual explota las excepcionales condiciones de observación astronómicas del desierto de Atacama. De ahí que la utilización del VLT esté muy limitada y venga regulada por un proceso altamente competitivo en el que un comité internacional selecciona semestralmente las mejores propuestas de observación presentadas. Así, la única forma para acceder a dichas instalaciones tecnológicamente punteras es a través de potentes consorcios internacionales. En el estudio publicado en la prestigiosa revista científica Nature han participado investigadores de 27 instituciones pertenecientes a 13 países.
Referencia bibliográfica
K. Wiersema, S. Covino, K. Toma, A.J. van der Horst, K. Varela, M. Min, J. Greiner, R.L.C. Starling, N.R. Tanvir, R.A.M.J. Wijers, S. Campana, P.A. Curra, Y. Fan, J.P.U. Fynbo, J. Gorosabel, A. Gomboc, D. Götz, J. Hjorth, Z.P. Jin, S. Kobayashi, C. Kouveliotou, C. Mundell, P.T.O’Brien, E. Pian, A. Rowlinson, D.M. Russell, R. Salvaterra, S. Di Serego Alighieri, G. Tagliafferri, S.D. Vergani, J. Eliott, C. Fariña, O.E. Hartoog, R. Karjalainen, S. Klose, F. Knust, A.J. Levan, P. Schady, V. Sudilovsky, & R. Willingale. Circular Polarization in the optical afterglow of GRB121024A. Nature, 2014, DOI 10.1038/nature13237.
Información de la imagen
Recuadro superior izquierda (a): Imagen del campo de GRB121024A, tomada con el Very Large Telescope (VLT), Chile. GRB121024A es el punto señalado con las líneas discontinuas. El brillo de GRB121024A en la imagen no se corresponde con su distancia a la tierra. De hecho, como se puede ver, GRB121024A es uno de los objetos más brillantes del campo, a pesar de ser uno de los más lejanos, sino el más lejano, de la imagen. Así el punto señalado corresponde a la explosión de una estrella aproximadamente hace ~11.000 millones de años. cuando la edad del Universo era solamente un tercio del actual.
Recuadro general (b): Reproducción artística de GRB121024A. Se puede observar los chorros emergiendo de la estrella moribunda, en el centro de la cual se formaría un agujero negro. La onda azul que se propaga por el chorro representa la polarización circular detectada. Crédito: NASA, Goddard Space Flight Center/S. Wiessinger. .
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La misión espacial RadioAstron (Agencia Espacial Rusa) ha observado, junto con otros quince radiotelescopios distribuidos por todo el globo, el entorno del agujero negro en el núcleo de la galaxia activa BL Lacertae.
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Desde 1974, la técnica conocida como interferometría de muy larga base (VLBI por su acrónimo en inglés) permite que múltiples radiotelescopios separados geográficamente trabajen al unísono, funcionando como un telescopio con un diámetro equivalente a la distancia máxima que los separa. Esta técnica ha aportando imágenes con una resolución antes inconcebible, más de mil veces mejor que las que obtiene el telescopio espacial Hubble.
Ahora, una colaboración internacional ha batido todos los récords gracias al uso combinado de quince antenas terrestres y la antena de la misión espacial RadioAstron (Agencia Espacial Rusa), en órbita alrededor de la Tierra. El trabajo, liderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), aporta nuevas claves para el estudio de las galaxias activas, donde un agujero negro supermasivo absorbe el material que le rodea al tiempo que produce un par de chorros (o jets) de partículas energéticas que viajan a velocidades cercanas a la de la luz.
La astronomía en ondas de radio, un tipo de luz indetectable a nuestros ojos, resulta imprescindible para el estudio de las galaxias activas dado que sus jets emiten la mayor parte de su energía en ondas de radio. Pero las galaxias activas se encuentran a miles de millones de años luz de la Tierra, de modo que para poder estudiar estos objetos necesitamos observarlos con una resolución cada vez mejor. "Al combinar por primera vez antenas terrestres y la antena en órbita RadioAstron hemos logrado la resolución que tendría una antena con un tamaño equivalente a ocho veces el diámetro terrestre, unos veinte microsegundos de arco", apunta José Luis Gómez, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que encabeza el estudio.
Visto desde la Tierra, estos veinte microsegundos de arco corresponderían al tamaño de una moneda de dos euros en la superficie de la Luna, una resolución que ha permitido atisbar con una precisión inigualable las regiones centrales del objeto conocido como BL Lacertae, el núcleo activo de una galaxia situado a novecientos millones de años luz y que está alimentado por un agujero negro de unas doscientos millones de veces la masa de nuestro Sol.
Objetos extremos
Los núcleos de galaxias activas (o AGNs, de su nombre en inglés) son los objetos más energéticos del universo, pudiendo emitir de forma continua más de cien veces la energía liberada por todas las estrellas de una galaxia como la nuestra. “La resolución proporcionada por RadioAstron, sin precedentes en la historia de la Astronomía, nos permite una visión única de las regiones mas internas de los núcleos activos, donde se produce la mayor parte de su energía”, comenta Yuri Kovalev (Astro Space Center), Director Científico de la misión RadioAstron y miembro del equipo.
La hipótesis predominante sostiene que los AGNs están alimentados por un agujero negro supermasivo rodeado de un disco de materia que gira a su alrededor. Debido a esta rotación las líneas de campo se “enrollan” formando una estructura helicoidal que confina y acelera las partículas que forman los jets. “El estudio de BL Lacertae ha aportado un dato fundamental para la confirmación de este escenario, ya que ha permitido obtener la primera evidencia directa de la existencia de un campo magnético helicoidal a gran escala en un AGN”, señala José Luis Gómez (IAA-CSIC).
Además, la excelente resolución obtenida en la primera imagen de VLBI espacial obtenida con la misión RadioAstron ha supuesto otro hito, al medir en el núcleo del jet en BL Lacertae una concentración de energía (radiación emitida por unidad de área) muy por encima de lo observado hasta ahora en los AGNs, y que levanta dudas sobre los modelos teóricos empleados hasta ahora para explicar cómo brillan estos objetos. “En BL Lacertae estamos observando las zonas más calientes del Cosmos, un ‘horno’ miles de millones de veces más caliente que el Sol’, comenta Andrei Lobanov (MPIfR), co-investigador del trabajo.
"Los astrofísicos manejamos un modelo para explicar cómo se genera la energía de los AGNs que pone un límite a la cantidad total que puede emitir su núcleo. Estos objetos pueden presentar aumentos puntuales de energía durante uno o dos días, pero las energías medidas en BL Lacertae son demasiado elevadas y constantes, lo que implica que o bien el jet es más relativista de lo que pensamos o tenemos que revisar nuestros modelos teóricos,” concluye José Luis Gómez (IAA-CSIC). .
Referencia | J. L. Gómez et al. "Probing the innermost regions of AGN jets and their magnetic fields with Radioastron. I. Imaging BL Lacertae at 21 microarcsecond resolution". The Astrophysical Journal, 817, 96 (2016). DOI: 10.3847/0004-637X/817/2/96. http://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-637X/817/2/96 .
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Científicos del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) participan en el descubrimiento de un sistema formado por una estrella enana blanca y un planeta similar a Júpiter. El hallazgo, publicado en ‘Nature’, muestra que los planetas pueden sobrevivir a la muerte de su estrella.
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Sistema planetario formado por una enana blanca y un planeta gaseoso. / W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko
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Dentro de unos cinco mil millones de años, el Sol agotará su combustible y comenzará a hundirse bajo su propio peso, proceso que calentará y dilatará las capas externas, que engullirán las órbitas de Mercurio, Venus, y puede que de la Tierra. A esta etapa, la de gigante roja, le seguirá otra en la que la envoltura se expandirá libre formando una nebulosa planetaria, y en cuyo centro aún brillará el núcleo desnudo de lo que fue el Sol, una estrella enana blanca.
Aunque algunos estudios afirmaban que los planetas podrían sobrevivir a la muerte del Sol, en concreto, los similares a Júpiter, las evidencias observacionales eran aún escasas. Ahora, un grupo de científicos con participación del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), presenta en el último número de la revista Nature el hallazgo de un sistema formado por una enana blanca y un planeta de tipo joviano, que permite vislumbrar el posible futuro del Sistema Solar.
Las imágenes de alta resolución obtenidas desde el Observatorio Keck revelan que la enana blanca recién descubierta tiene un 60% de la masa del Sol, y que su exoplaneta superviviente es un mundo gaseoso gigante con una masa un 40% mayor que la de Júpiter. El planeta gira en torno a la estrella en una órbita amplia, a una distancia mínima de unas tres veces la que existe entre la Tierra y el Sol.
"Este hallazgo confirma que los planetas que orbitan a una distancia suficientemente grande pueden seguir existiendo después de la muerte de su estrella –señala Joshua Blackman, investigador de la Universidad de Tasmania (Australia) que encabeza el estudio– Dado que este sistema es un análogo a nuestro propio Sistema Solar, sugiere que Júpiter y Saturno podrían sobrevivir a la fase de gigante roja del Sol".
El equipo descubrió el planeta mediante una técnica denominada microlente gravitatoria, que se produce cuando una estrella cercana a la Tierra se alinea momentáneamente con otra lejana. Esto crea un fenómeno en el que la gravedad de la estrella en primer plano actúa como lente y amplía la luz de la estrella de fondo. Si un planeta gira alrededor de la estrella cercana, deformará temporalmente la luz magnificada al pasar.
Cuando el equipo científico estudió la estrella anfitriona del planeta halló que su luz no era lo suficientemente brillante para una estrella ordinaria de la secuencia principal (o una estrella adulta). Los datos también descartaron la posibilidad de que se tratara de una enana marrón (un objeto intermedio entre las estrellas y los planetas gigantes) o de un objeto compacto como un agujero negro. La única opción viable era una estrella enana blanca.
"Dado que el 97% de las estrellas de nuestra Galaxia se convertirán en enanas blancas, este descubrimiento y los que le sigan nos permitirán vislumbrar el futuro de los exoplanetas", indica Camilla Danielski, investigadora del IAA-CSIC que ha participado en el hallazgo. El equipo de investigación tiene previsto incluir sus resultados en un estudio estadístico para averiguar cuántas otras enanas blancas cuentan con supervivientes planetarios intactos.
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Trabajo de referencia | J.W.Blackman et al. A Jovian Analog Orbiting a White Dwarf Star. Nature. DOI: 10.1038/s41586-021-03869-6
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El cuásar QSO B0218 + 357 fue observado gracias a la lente gravitacional que produjo una galaxia ubicada entre el objeto y la Tierra, fenómeno predicho por la teoría de la Relatividad General de Einstein.
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The MAGIC Telescope. Fotografía | Robert Wagner
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En un estudio publicado el pasado viernes en la revista Astronomy & Astrophysics, científicos de la colaboración internacional de los telescopios MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescope), ubicados en el Observatorio del Roque de los Muchachos, en Garafía (La Palma), y entre los que se encuentra investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), han anunciado el descubrimiento de la emisión de rayos gamma más distante hasta la fecha. El descubrimiento ha sido posible gracias a la lente gravitacional originada por una galaxia muy masiva entre el cuásar y la Tierra, que “repitió” la luz producida por la fuente.
En dicho fenómeno, predicho por la teoría de la Relatividad General de Einstein, la luz se desvía cuando pasa cerca de un objeto muy masivo. Para un observador distante, la masa concentra la luz como una lente gigante, resultando una imagen mucho más brillante, aunque distorsionada, de la fuente y permitiendo ver objetos lejanos que de otra manera podrían ser demasiado débiles para ser detectados. Al igual que en una lente, la luz puede atravesarla siguiendo caminos ligeramente diferentes. A escalas cósmicas, esto quiere decir que los fotones que viajan a lo largo de cada una de esas líneas de visión llegan en momentos ligeramente distintos. Además, si la fuente es variable, la luz guarda la información del momento en que es emitida y cuando llega a la Tierra millones de años después, se verá cómo era el objeto en ese preciso instante. Según la teoría, este hecho no debería depender de la energía de los fotones y de ahí que estas observaciones sean especialmente importantes.
QSO B0218 + 357 es un cuásar, un objeto muy compacto y energético, asociado a un agujero negro supermasivo en el núcleo de una galaxia. Hace más de 7.000 millones de años se produjo una gigantesca explosión en este objeto que originó una emisión intensa de rayos gamma, la luz más energética que se conoce. En su largo viaje hacia la Tierra, estos fotones pasaron cerca de una galaxia situada entre el cuásar y la Tierra, B0218 + 357G, más de mil millones de años después. Al pasar y ser desviados, los fotones que viajaban por el camino más corto llegaron finalmente a la Tierra el 14 de julio de 2014 y se observaron con el Telescopio de Área Grande (Large Area Telescope) a bordo del satélite Fermi, que cartografía todo el cielo cada tres horas. La detección de este estallido de rayos gamma alertó a la comunidad astronómica internacional y los telescopios de todo el mundo apuntaron a QSO B0218 + 357 para averiguar qué había ocurrido en esa lejana explosión cósmica.
Los astrónomos de los telescopios MAGIC intentaron observarlo, pero en ese momento hubo luna llena en La Palma, lo que impidió su funcionamiento. Sin embargo, tuvieron una segunda oportunidad. A partir de las mediciones anteriores del cuásar realizadas por Fermi y otros radiotelescopios en 2012, los científicos sabían que los fotones que viajan a lo largo del camino más largo deberían llegar unos 11 días más tarde. "En otras palabras, la naturaleza nos daría una segunda oportunidad para observar el mismo fenómeno", afirma el miembro de la Colaboración MAGIC Julian Sitarek, director del estudio, investigador de la Universidad de Łódz (Polonia) y ex miembro del Institut de Fisica d'Altes Energías (IFAE) en Barcelona cuando se inició este proyecto. Y continúa: "Cuando llegó el momento, los telescopios MAGIC apuntaron a QSO B0218 + 357 y, de acuerdo con la estimación, pudimos observarlo, convirtiéndose en el objeto más distante detectado en rayos gamma de muy alta energía hasta la fecha". A este hecho se le suma la dificultad de que este tipo de emisiones tienen bastante probabilidad de perderse durante el proceso al interactuar con los numerosos fotones de baja energía emitidos por galaxias y estrellas.
Con esta observación, MAGIC ha duplicado el rango de visibilidad del Universo en rayos gamma de muy alta energía. La observación de la señal retardada de QSO B0218 + 357 mostró, por primera vez, que estos fotones muy enérgicos también son desviados como indica la Teoría Relatividad General, y que al ser recibidos en el tiempo estimado podrían descartar algunas teorías de la estructura del vacío. Por el momento, esta observación demuestra una nueva capacidad de los observatorios de rayos gamma de muy alta energía y pone de relieve el potencial de la próxima Red de Telescopios Cherenkov (CTA, por sus siglas en inglés.).
Telescopios MAGIC
MAGIC es un instrumento que mide rayos gamma de muy alta energía situado en Observatorio del Roque de los Muchachos, en Garafía (La Palma). Consiste en dos telescopios Cherenkov de 17 m de diámetro y son actualmente uno de los tres principales instrumentos atmosféricos Cherenkov en el mundo. Está diseñado para detectar rayos gamma de decenas de miles de millones a decenas de billones de veces más energéticos que la luz visible. La construcción y explotación científica de MAGIC es el fruto de una gran colaboración internacional en la que participan cerca de 160 investigadores de Alemania, España, Italia, Suiza, Polonia, Finlandia, Bulgaria, Croacia, India y Japón. .
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