25 de noviembre de 2014

Así nacen las estrellas supermasivas

¿Habéis observado alguna vez que cuando dos gotas de agua están lo suficientemente cerca se fusionan formando una sóla gota de mayor tamaño? No sólo suceden estas fusiones con las gotas de agua. Con objetos mucho más grandes que una gota de agua también, como por ejemplo, estrellas. Por lo tanto, volvemos al ciclo "así nacen" para explicar cómo se forman un tipo muy particular de estrellas.

Precisamente en la estrella binaria MY Camelopardalis se está observando este efecto ya que sus dos componentes están a punto de fundirse en una sola. Y no se trata precisamente de estrellas pequeñas: la primaria tiene una masa de 38 veces la solar, mientras que la secundaria, 32. Esto lo convierte en el sistema binario más masivo conocido.

Imagen 1: Representación artística del sistema MY Cam. Las proporciones entre las componentes reflejan los resultados del análisis. Las estrellas están deformadas por su rapidísima rotación y la atracción gravitatoria de la compañera. Créditos: Javier Lorenzo.

Como dos gotas de agua

“La curva de luz nos muestra que el periodo orbital del sistema es de tan solo 1,2 días. Dado el gran tamaño de las estrellas, tienen que estar enormemente cerca para poder dar una vuelta completa en tan poco tiempo [...] Las fuerzas de marea que se establecen entre ellas las fuerzan a rotar sobre sí mismas con el mismo periodo, es decir, cada estrella gira sobre sí misma en poco más de un día, mientras que el Sol, que es mucho más pequeño, gira sobre sí mismo una vez cada 26 días”, comenta Sergio Simón, investigador del IAC (Instituto de Astrofisica de Canarias) y uno de los autores del artículo.

Imagen 2: Curva de luz de la binaria eclipsante que forma el sistema MY Camelopardalis. Créditos: J. Lorenzo et al.

El sistema está tan próximo en estos momentos que ya comparten envoltura formando lo que se conoce como "binaria de contacto". Este proceso es el paso preliminar para fusionarse y formar una estrella supermasiva. De hecho, se cree que las estrellas más masivas del cosmos deberían formarse de este modo, aunque es cierto que el proceso de fusión propiamente dicho se desconoce todavía. Algunos teóricos apuntan que se tratará de un proceso extremadamente rápido donde se liberará energía en forma de explosiones.

Jóvenes y gigantescas

“Las propiedades de las dos componentes de MY Cam hacen pensar que se trata de estrellas extremadamente jóvenes, formadas en los dos últimos millones de años, y esto permite sospechar que el sistema se formó tal y como es ahora, aunque quizá las dos estrellas no llegaran a tocarse inicialmente", apunta Ignacio Negueruela, investigador de la Universidad de Alicante que participa en el estudio.

Como curiosidad, en mayo de 2012 publiqué un post llamado "La primera imagen del Hubble" con motivo del 22º aniversario de su lanzamiento. Pues bien, la imagen que ilustra ese post, la primera imagen del telescopio, es la estrella MY Cam, donde esos dos "puntos" en forma de ocho corresponden con la binaria.

Imagen 3: Primera luz del Hubble (dcha) y su comparación con una imagen del mismo campo obtenido desde el Observatorio "Las Campanas" (izqda). Créditos: Carnegie Institute of Washington / Hubble Space Telescope.

A nivel personal, quiero destacar que en esta investigación han participado los astrónomos amateurs P. Pastor del Dpto. de Lenguajes y Sistemas Informáticos de la Universidad de Alicante y M. Méndez Majuelos del Dpto. de Ciencias del IES Arroyo Hondo en Rota (Cádiz). El incluir la astronomía amateur es una tendencia que irá en aumento ya que los equipos de los que disponen algunos aficionados son de una calidad y eficacia digna de los más profesionales. Y además, los astrónomos amateurs disponen de algo muy valioso que carecen los profesionales: me refiero a tiempo de observación. Por lo tanto, un buen aficionado a la Astronomía puede colaborar en investigaciones punteras como ésta.
La investigación se ha llevado a cabo con los datos obtenidos por el espectrógrafo FOCES, instalado en el telescopio de 2,2m del Observatorio de Calar Alto. Los resultados se han publicado en la revista Astronomy & Astrophysics bajo el título “MY Camelopardalis, a very massive merger progenitor", por J. Lorenzo et al.

El equipo que ha realizado la investigación está formado por J. Lorenzo (Departamento de Física de la Universidad de Alicante), I. Negueruela (Departamento de Física de la Universidad de Alicante), A.K.F. Val Baker (Departamento de Física de la Universidad de Alicante), M. García (Departamento de Astrofísica del Centro de Astrobiología (CSIC–INTA)), S. Simón-Díaz (Instituto de Astrofísica de Canarias; Departamento de Astrofísica de la Universidad de La Laguna), P. Pastor (Departamento de Lenguajes y Sistemas Informáticos de la Universidad de Alicante) y M. Méndez Majuelos (Departamento de Ciencias del IES Arroyo Hondo).
Nota de prensa: 

Artículo científico: 

Referencias:
- FOCES.

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22 de noviembre de 2014

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[NatGeo] Así son los flujos de CO2 en la Tierra

La NASA ha publicado unas impactantes imágenes de cómo el dióxido de carbono fluye en el planeta. En la simulación se ven columnas del gas brotando hacia la atmósfera procedente de los centros industriales más importantes y arremolinándose de continente en continente como consecuencia del viento.

Imagen 1: Representación artística del orbitador OCO-2. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

La simulación, creada por supercomputación en el Centro Espacial Goddard de la NASA durante 75 días, muestra las emisiones de CO2 de mayo de 2005 a junio de 2007. Las imágenes de alta resolución ponen de manifiesto dos hechos que en ocasiones no se tienen en cuenta. El primero es que las emisiones de CO2 provienen casi exclusivamente del Hemisferio Norte: en las imágenes, las columnas de color rojo oscuro de este gas, normalmente invisible, proceden de núcleos de Estados Unidos, Europa y Asia.

Modelo de ultra-alta resolución de cómo el dióxido de carbono en la atmósfera se desplaza por la Tierra. Créditos: NASA's Goddard Space Flight Center/B. Putman. (Si no puedes ver el vídeo, haz clic aquí).

El segundo es que estas enormes cantidades de gas son absorbidas de forma estacional por los bosques y la vegetación. A medida que la simulación pasa de primavera a verano, los ríos de gas rojo empiezan a desaparecer, expulsados de la atmósfera por la fotosíntesis de las plantas. Cuando se acerca el invierno, y la vegetación muere, el gas vuelve a estar presente en la atmósfera. En la primavera de 2013, por primera vez en la historia, el dióxido de carbono en la atmósfera superó la concentración de 400 partes por millón; los expertos advierten que niveles por encima de las 450 partes por millón podrían provocar peligrosos fallos en el sistema climático.

Para estudiar las emisiones de CO2 con gran precisión, la NASA lanzó en julio un nuevo satélite, el Orbiting Carbon Observatory-2 (OCO-2), del que esperan obtener nuevos datos a principios de 2015. Además de ayudar a los científicos a medir los cambios en las emisiones y flujos del gas, OCO-2 puede ofrecer información sobre el comportamiento de los bosques y océanos, que eliminan casi la mitad de las emisiones de CO2 de la atmósfera, y que los expertos temen que ya hayan alcanzado los límites de absorción del gas.

Fuente NatGeo: La NASA presenta una simulación con los flujos de dióxido de carbono
Fuente NASA: NASA Computer Model Provides a New Portrait of Carbon Dioxide

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20 de noviembre de 2014

Problemas en los cúmulos globulares

Los cúmulos globulares, esas grandes bolas de estrellas que orbitan las galaxias, representan uno de los mayores misterios que nos presenta el universo. Antes se pensaba que estaban formados por una misma población de estrellas, pero tras varias investigaciones se demostro que, al menos, están formados por dos poblaciones, una más envejecida y otra más joven y contaminada de elementos químicos más pesados.

Al analizar cúmulos globulares de nuestra galaxia se vio que la población de estrellas de primera generación supone casi la mitad de la población total, mientras que las restantes, más jóvenes, muestran una concentración de nitrógeno entre 50 y 100 veces superior a las estrellas más antiguas.

Sucede también que la población de estrellas de segunda generación es mayor de lo esperado, pudiéndose explicar esto a través de una expulsión de las estrellas más antiguas, reduciéndose así el número de estrellas de primera generación y aumentando por lo tanto el porcentaje de estrellas más jóvenes.

Esta explicación tendría sentido en cúmulos globulares de la Vía Láctea, donde las estrellas expulsadas podrían pasar fácilmente desapercibidas junto a otras estrellas envejecidas ubicadas en el halo galáctico. Fuera de la Vía Láctea esta teoría no tiene sentido debido a recientes observaciones realizadas por un equipo de astrónomos.

Mirando a la vecina

El equipo, liderado por Søren Larsen de la Radboud Universiteit en Nijmegen (Holanda), usó la WFC3 (Wide Field Camera 3) a bordo del Hubble para observar cuatro cúmulos globulares en una pequeña galaxia cercana llamada Galaxia Enana de Fornax capturada por la gravedad de la Vía Láctea siendo ahora un satélite de la nuestra.

Imagen 1: Aspecto de la Galaxia Enana de Fornax. Créditos: ESO/Digitized Sky Survey 2.

"Para probar nuestras teorías sobre cómo se forman estos cúmulos necesitábamos saber qué ocurría en otros entornos", explica Larsen. "Hasta ahora no sabíamos si los cúmulos globulares en galaxias más pequeñas tenían múltiples generaciones de estrellas, y nuestras observaciones muestran claramente que sí", añade.

Las detalladas observaciones de los cúmulos Fornax 1, 2, 3 y 5 mostraron esa segunda generación de estrellas contaminadas. Cuantitativamente Fornax 1, 3 y 5 presentaban aproximadamente un 40% de estrellas de primera generación y un 60% de estrellas contaminadas de segunda. Por otro lado, Fornax 2 contaba con un 60% de estrellas de primera generación frente a un 40% de estrellas más jóvenes.

Imagen 2: Detalle de los cuatro cúmulos globulares analizados por el Hubble. Créditos: NASA, ESA, S. Larsen (Radboud Universiteit, Holanda).

En cuanto a la cantidad de nitrógeno presente en las estrellas contaminadas de los cúmulos de Fornax, apreciaron que cerca de la mitad de las estrellas están contaminadas en los mismos niveles que se encuentran en nuestra Vía Láctea. Con estos datos, significa que la formación de cúmulos globulares en Fornax sigue el mismo proceso que en la Vía Láctea. 

El problema está en la masa

Ahora bien, si nos basamos en el número de estrellas contaminadas de estos cúmulos, antes de expulsar a sus estrellas de primera generación tendrían que haber sido hasta diez veces más masivos. Pero, a diferencia de la Vía Láctea, la Galaxia Enana de Fornax no tiene suficientes estrellas viejas como para pensar que fueron expulsadas de los cúmulos. ¿Por qué? Frank Grundahl de la Aarhus University (Dinamarca), co-autor del artículo, lo explica: "Si las estrellas expulsadas del cúmulo estuvieran allí, las veríamos, pero no las vemos. Nuestra mejor teoría es errónea porque no hay ningún lugar en Fornax donde se pudieran haber ocultado estas estrellas expulsadas".

Este hallazgo significa que una teoría principal sobre cómo se formaron estos cúmulos globulares generación mixta no es correcta y los astrónomos tendrán que darle vueltas a la cabeza para intentar comprender qué sucede con estas grandes agrupaciones de estrellas. Y tendrán que investigar tanto dentro de nuestra galaxia como fuera de ella.
Esta investigación ha sido publicada en la revista The Astrophysical Journal del 20 de noviembre bajo el título "Nitrogen abundances and multiple stellar populations in the globular clusters of the Fornax DSPH", por S. Larsen et al.

El equipo internacional de astrónomos que ha realizado el estudio está compuesto por S. Larsen (Radboud University, Holanda), J. P Brodie (University of California, Estados Unidos), F. Grundahl (Aarhus University, Dinamarca) y J. Strader (Michigan State University, Estados Unidos).
Artículo científico: 

Nota de prensa: 

Referencias:

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