30 de julio de 2015

Los arcos de Tetis

Como si del trazo de un graffiti se tratara, una inexplicable veta rojiza en forma de arco se muestra en la superficie de Tetis, uno de los satélites helados de Saturno. La imagen a todo color ha sido captada por la sonda Cassini de la NASA.

Imagen 1: Detalle de los arcos rojos de Tetis. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

Los arcos se muestran como líneas estrechas y se encuentran entre las características más inusuales en las lunas de Saturno. Algunos de ellos se pudieron ver en observaciones anteriores de Cassini, pero mucho más débiles. Pero las imágenes en color de esta observación, realizadas en abril de 2015, son las primeras que muestran grandes zonas del hemisferio norte de Tetis con una buena iluminación.

El origen

El origen de estos arcos son un misterio para los científicos. Cabe la posibilidad de que los materiales rojizos sean impurezas químicas del hielo, o tal vez producto de la desgasificación interna del satélite. También podrían estar asociados con pequeñas fracturas superficiales.

Imagen 2: Mosaico de Tetis. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute.

A excepción de algunos pequeños cráteres en Dione, también satélite de Saturno, las formaciones rojizas son raras en este sistema. Por otro lado, en Europa, satélite de Júpiter, son muy típicas. "Tras 11 años en órbita, Cassini continúa haciendo descubrimientos sorprendentes ", afirma Linda Spilker, científica de Cassini en el JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA en Pasadena (Estados Unidos). "Estamos planeando una mirada aún más de cercana a uno de los arcos rojos Tethys para noviembre y ver si somos capaces de desentrañar el origen y la composición de estas marcas inusuales", concluye.

En mi opinión, lo más factible es que se trate de eyecciones con materiales salinos, tal y como sucede en el satélite Europa, ya que su color es extremadamente similar, a la vez que su forma. Esperaremos a noviembre para tener más información.

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29 de julio de 2015

Solucionando el problema del litio

El litio es, junto al hidrógeno y al helio, uno de los tres elementos químicos que según los modelos teóricos fue creado durante el Big Bang. Pero este privilegiado origen está lleno de incertidumbre debido a las cantidades de este elemento observadas en las estrellas: las estrellas de población II, más viejas, tienen menos litio del esperado, mientras que las de población I, más jóvenes, poseen hasta diez veces más de lo estimado.

El problema del litio

El problema del litio en estrellas de población I, como el Sol, se ha intentado explicar desde el punto de vista de las explosiones de nova que, al inyectar su material en el espacio, enriquecían el medio interestelar con litio y otros elementos para formar parte de generaciones venideras de estrellas. Pero el estudio de varias novas no había proporcionado resultados relevantes.

Imagen 1: el telescopio SEST (Swedish-ESO Submillimeter Telescope) analizando novas. Créditos: Y. Beletsky (LCO)/ESO.

Se han detectado anomalías en nuestra galaxia, por ejemplo en el cúmulo globular M4 (L. Monaco et al. 2012 A&A 539, A157), pero también fuera de ella, tal y como se dedujo tras analizar el cúmulo globular M54 (A. Mucciarelli et al. 2014, MNRAS 444, 1812–1820) perteneciente a la galaxia de Sagitario, una pequeña galaxia satélite de la nuestra. Incluso han detectado estrellas que no deberían existir por romper totalmente la teoría de evolución estelar, tal es el caso de SDSS J102915+172927 (E. Caffau et al. 2011, Nature 477, 67–69). El problema del litio trae de cabeza a los científicos desde hace más de treinta años.

Un rayo de luz

Pero un equipo dirigido por Luca Izzo de la Universidad la Sapienza de Roma (Italia) y del ICRANet (Italia) ha utilizado el instrumento FEROS (Fiber-fed Extended Range Optical Spectrograph) instalado en el telescopio MPG/ESO de 2,2 metros del observatorio La Silla, así como el espectrógrafo PUCHEROS instalado en el telescopio de 0,5 metros de ESO en el Observatorio de la Pontificia Universidad Católica (Chile) para estudiar la nova Centauri 2013 (V1369 Centauri), una estrella que explotó cerca de la brillante estrella Beta Centauri en diciembre de 2013. Fue la nova más brillante de este siglo, pudiendo ser detectada incluso a simple vista.

Imagen 2: nova Centauri 2013 (la estrella más brillante). Se tomó más de dieciocho meses después del estallido inicial. Créditos: ESO.

Tras analizar los datos de esta nova detectaron claros signos de litio expulsado por la nova, siendo la primera vez que se detecta el problemático elemento en estas condiciones. Massimo Della Valle, investigador en el INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) (Italia), en el Observatorio Astronómico de Capodimonte (Italia) y en el ICRANet (Italia) y coautor del artículo que presenta la investigación, explica el significado de este hallazgo: "Si nos imaginamos la historia de la evolución química de la Vía Láctea como un gran rompecabezas, entonces el litio de las novas fue una de las piezas ausentes más importantes y desconcertantes, cuestionando incluso cualquier modelo del Big Bang".

Se estima que la masa de litio expulsada por la nova Centauri 2013 es pequeña, inferior a la milmillonésima parte de la masa del Sol, pero teniendo en cuenta la cantidad de novas que han sucedido a lo largo de la historia de la Vía Láctea, es suficiente para explicar las altas cantidades de litio observadas en nuestra galaxia.
Este trabajo se ha presentado en la revista Astrophysical Journal Letters bajo el título “Early optical spectra of Nova V1369 Cen show presence of lithium”, por L. Izzo et al.

El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por Luca Izzo (Sapienza University of Rome, Italia; ICRANet, Italia), Massimo Della Valle (INAF–Osservatorio Astronomico di Capodimonte, Italia; ICRANet, Italia), Elena Mason (INAF–Osservatorio Astronomico di Trieste, Italia), Francesca Matteucci (Universitá di Trieste, Italia), Donatella Romano (INAF–Osservatorio Astronomico di Bologna, Italia), Luca Pasquini (ESO, Alemania), Leonardo Vanzi (Department of Electrical Engineering/Pontificia Universidad Católica, Chile; Center of Astro Engineering/Pontificia Universidad Católica, Chile), Andres Jordan (Institute of Astrophysics/Pontificia Universidad Católica, Chile; Center of Astro Engineering/Pontificia Universidad Católica, Chile), José Miguel Fernandez (Institute of Astrophysics/Pontificia Universidad Católica, Chile), Paz Bluhm (Institute of Astrophysics/Pontificia Universidad Católica, Chile), Rafael Brahm (Institute of Astrophysics/Pontificia Universidad Católica, Chile), Nestor Espinoza (Institute of Astrophysics/Pontificia Universidad Católica, Chile) y Robert Williams (STScI, Estados Unidos).
Artículo científico:

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24 de julio de 2015

Una Tierra 2.0

El observatorio espacial Kepler (NASA) ha confirmado el primer exoplaneta tipo-Tierra en la zona habitable de una estrella tipo G2, esto es, una estrella similar al Sol. El descubrimiento de este planeta, Kepler-452b, junto al de otros 11 nuevos candidatos a exoplanetas habitables marcan un nuevo hito en el camino hacia la búsqueda de otra "Tierra".

Imagen 1: Recreación artística de Kepler-452b. Créditos: NASA/Ames/JPL-Caltech.

La zona habitable de una estrella, recordemos, es aquella zona de sus alrededores donde el agua podría mantenerse de forma líquida debido a las temperaturas que allí existen. En la NASA, a esta zona se la llama popularmente "Goldilocks zone" (zona de Ricitos de Oro). Esta zona puede ser más ancha o estrecha dependiendo del tamaño de la estrella y de la energía que desprenda. Por ejemplo, en estrellas enanas rojas los planetas habitables estarían más cerca de la estrella que en estrellas gigantes.

Más de mil

El recién descubierto Kepler-452b, el más pequeño descubierto hasta ahora en zona habitable, eleva a 1.030 el número total de exoplanetas confirmados. "En el 20 aniversario del descubrimiento que demostró la existencia de planetas en otras estrellas, el cazador de exoplanetas Kepler ha descubierto un planeta en una estrella que se asemejan a la Tierra y al Sol", explica John Grunsfeld, administrador asociado del Science Mission Directorate (Estados Unidos) de la NASA. "Con este resultado estamos un paso más cerca de encontrar una Tierra 2.0", añade.

Kepler-452b está situado a 1.400 años luz en dirección a la constelación del Cisne y su diámetro es un 60% más grande que el de la Tierra. Por otro lado, su masa y composición no están determinadas pero investigaciones anteriores sugieren que planetas de tamaño similar al de Kepler-452b tienen grandes posibilidades de ser rocosos. El exoplaneta tarda 385 días en completar una vuelta a su estrella, sólo un 5% más que nosotros. En cuanto a la edad, la estrella Kepler-452 tiene 6.000 millones de años, esto es, 1.500 millones años más antiguo que nuestro Sol, pero ambas tienen la misma temperatura.

El primo de la Tierra

"Podemos pensar en Kepler-452b como un primo mayor de la Tierra", afirma Jon Jenkins , analista de datos de Kepler en el Ames Research Center (Estados Unidos) que dirigió el equipo que descubrió Kepler-452b. "Es inspirador tener en cuenta que este planeta ha estado 6.000 millones años en la zona habitable de su estrella ya que es una importante oportunidad para que la vida surja, pero deben existir todos los ingredientes y condiciones necesarios", añade.

Imagen 2: Comparación de la Tierra (izquierda) con Kepler-452b (derecha). Créditos: NASA/Ames/ JPL-Caltech.

Para ayudar a confirmar el hallazgo y determinar mejor las propiedades del sistema Kepler-452 se realizaron observaciones adicionales en superficie desde los observatorios estadounidenses de McDonald, Fred Lawrence Whipple y WM Keck. Estas observaciones fueron clave para confirmar la naturaleza planetaria de Kepler-452b, afinar el tamaño y brillo de la estrella y precisar el tamaño del planeta y su órbita.

Además de confirmar el exoplaneta Kepler-452b, el equipo de Kepler ha incrementado en 521 el número de candidatos a exoplaneta, elevando esta cifra hasta un total de 4696 que requerirán observaciones de seguimiento para confirmarlos o descartarlos como planetas reales. "Hemos sido capaces de automatizar completamente nuestro proceso de identificación de candidatos a exoplaneta, lo que significa que por fin podemos evaluar todas las señales de una forma rápida y uniforme", afirma Jeff Coughlin, científico de Kepler en el SETI Institute (Estados Unidos).

No es el primero, pero es el mejor

Antes de este hallazgo, el exoplaneta Kepler-186f tuvo el privilegio de ser el exoplaneta más parecido al nuestro. Descubierto en abril de 2014 (E.V. Quintana et al. 2014, Science 344 no. 6181 pp. 277-280) está situado a 500 años luz es un 10% más grande que la Tierra y todo apunta a que su superficie está cubierta de agua. El inconveniente es que Kepler-186f recibe la tercera parte de la energía de su estrella en comparacion con la que la Tierra recibe del Sol. Y eso lo sitúa justo en el borde exterior de la zona habitable.

Imagen 3: Esquema con la posición de Kepler-452b y Kepler-186f en la zona de habitabilidad de sus estrellas comparado con la posición de Mercurio, Venus, la Tierra y Marte. Créditos: NASA/Ames/JPL-Caltech.

Kepler-22b también fue proclamado en su día como el más parecido a la Tierra. Fue el primero de los planetas detectados por Kepleren la zona habitable orbitando una estrella muy similar a nuestro sol. Pero Kepler-22b es un gigante entre las súper-Tierras, ya que su tamaño es aproximadamente 2,4 veces el de nuestro planeta. Se desconoce si es rocoso, gaseoso o líquido. Fue detectado casi inmediatamente después de que Kepler comenzara a hacer observaciones, en 2009, y fue confirmado en 2011 (W.J. Borucki et al. 2012, ApJ 745:120).

Pero no todos los tipos-Tierra fueron descubiertos por Kepler. Por ejemplo Gliese 667Cc fue descubierto en 2011 con el telescopio de 3,6 metros del ESO en Chile. Situado a tan solo 22 años luz de distancia, tiene una masa de al menos 4,5 veces la de la Tierra orbitando una estrella enana roja en la zona habitable recibiendo un 90% por ciento de la energía que obtenemos del Sol, siendo esto un punto a favor de la vida suponiendo que su atmósfera sea similar a la nuestra.

Imagen 4: De los 1.030 planetas confirmados de Kepler, una docena son menos del doble del tamaño de la Tierra y están en la zona habitable de sus estrellas. Créditos: NASA/Ames/JPL-Caltech.

Acercándonos

Con el descubrimiento de Kepler-452b nos acercamos más que nunca a encontrar un gemelo de nuestro propio mundo y por fin nos podemos permitir la licencia de imaginarnos un planeta habitado. Por tanto, si pensamos en un planeta similar a la Tierra en una estrella similar al Sol, ése es Kepler-452b.

Referencias:

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22 de julio de 2015

El resplandor de las primeras galaxias

Al poco tiempo de ocurrir el Big Bang, es decir, unos pocos cientos de millones de años después, se empezaron a formar las primeras galaxias en un ambiente dominado por una niebla de hidrógeno. Gracias a los agujeros negros y cuásares debidos a las primeras estrellas, la niebla era cada vez más heterogénea y el universo se fue haciendo transparente a la luz de manera gradual.

Imagen 1: Impresión artística de un cuásar. Créditos: ESO/M. Kornmesser.

Primero dejó pasar el ultravioleta en un proceso denominado reionización donde burbujas transparentes se formaban y crecían alrededor de las grandes estrellas. A medida que estas burbujas se fusionaban con otras, la luz pudo viajar por el universo.

Las primeras galaxias

Poco se sabe sobre estas primeras galaxias que albergaron esas primeras estrellas porque hasta ahora se nos mostraban como manchas muy tenues. Sin embargo, gracias a nuevas observaciones con el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) hemos podido observarlas con mayor claridad.
Imagen 2: El conjunto de ALMA surcado por un meteoro. Créditos: ESO/C. Malin.

Un equipo de astrónomos liderado por Roberto Maiolino del Laboratorio Cavendish y el Instituto Kavli de Cosmología británicos observó con ALMA unas galaxias formadas 800 millones de años después del Big Bang con la intención de detectar las débiles trazas de carbono ionizado procedente de las nubes de gas donde formaron las estrellas.

La llamada del carbono

Concretamente, el equipo buscaba la emisión de carbono ionizado conocida como [CII]. Esta radiación emite a 158 micras de longitud de onda y tras estirarse en el espacio-tiempo con la expansión del universo, actualmente la detectamos en una longitud de onda de unos 1,3 milímetros, y eso es perfecto para ALMA.

Imagen 3: Arriba: Mapa de las emisiones en [CII] en BDF3299 obtenidas con ALMA en un intervalo de velocidad de 100 Km/s, centradas en 64 Km/s (en relación con la frecuencia esperada del [CII] con un desplazamiento al rojo de z = 7,109). La etiqueta "A" indica el contorno asociado a la detección del [CII]. Abajo: Ampliación de la zona etiquetada como "A". Créditos: MNRAS/R. Maiolino et al.

Con estas trazas de [CII] el equipo quería estudiar la interacción entre una generación joven de estrellas y los fríos grumos que se estaban uniendo en el interior de estas primeras galaxias. No buscaban los escasos objetos extremadamente brillantes que ya habían sido observados, sino que se centraron en buscar algo menos llamativo y mucho más común: galaxias que reionizaron el universo.

El resplandor

ALMA captó una señal tenue pero clara de carbono en una galaxia de bonito nombre: BDF3299. Pero el resplandor detectado no procedía del centro de la galaxia, sino de uno de sus lados. Andrea Ferrara de la Esuela Normal Superior (Italia) y coautor de la investigación, lo explica: "Se trata de la detección más distante hecha hasta ahora de este tipo de emisión de una galaxia 'normal', vista menos de mil millones de años después del Big Bang". Con esto es la primera vez que se detectan estructuras internas en las galaxias tempranas.

Imagen 4: Combinación de imágenes de ALMA y del telescopio VLT (Very Large Telescope) donde el objeto central es la lejana galaxia BDF3299. La nube roja en la parte inferior izquierda es la detección de ALMA de una enorme nube de material a partir de la cual se está formando la joven galaxia. Crédito: ESO/R. Maiolino.

El motivo por el cual el brillo no está en el centro de la galaxia se cree que puede deberse a que las nubes centrales están siendo perturbadas por el entorno hostil creado por las estrellas recién formadas, tanto por su intensa radiación como por los efectos de explosiones de supernova. Las trazas de carbono detectadas serían la emisión del gas frío que está siendo acretado desde el medio intergaláctico.

La galaxia reionizadora

Al combinar las observaciones de ALMA con los modelos teóricos ha sido posible comprender los procesos clave que tienen lugar dentro de las primeras galaxias, siendo BDF3299 posiblemente un ejemplo típico de las galaxias responsables de la reionización del universo.

"Hemos estado intentando entender el medio interestelar y la formación de las fuentes de reionización durante muchos años. Finalmente, es muy emocionante comprobar las predicciones y las hipótesis con datos reales", añade Ferrara.

Imagen 5: Antenas de ALMA en la altiplanicie de Chajnantor. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

"Sin ALMA, este estudio habría sido sencillamente imposible y aunque esta es una de las observaciones más profundas de ALMA, aún está lejos de alcanzar su capacidad máxima", concluye Maiolino dejando claro que ALMA es el presente y futuro de las investigaciones del universo temprano. Dentro de poco, podremos estudiar un universo extremadamente joven que nos ayudará a comprender el universo en su estado actual.
Este trabajo de investigación ha sido publicado el 22 de julio de 2015 en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society bajo el título “The assembly of “normal” galaxies at z∼7 probed by ALMA”, por R. Maiolino et al.

El equipo que ha realizado la investigación está formado por R. Maiolino (Cavendish Laboratory/University of Cambridge, Reino Unido; Kavli Institute for Cosmology/University of Cambridge, Reino Unido), S. Carniani (Cavendish Laboratory/University of Cambridge, Reino Unido; Kavli Institute for Cosmology/University of Cambridge, Reino Unido; Universitá di Firenze, Italia), A. Fontana (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), L. Vallini (Scuola Normale Superiore, Italia; Universitá di Bologna, Italia), L. Pentericci (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), A. Ferrara (Scuola Normale Superiore, Italia), E. Vanzella (INAF–Bologna Astronomical Observatory, Italia), A. Grazian (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), S. Gallerani (Scuola Normale Superiore, Italia), M. Castellano (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), S. Cristiani (INAF–Trieste Astronomical Observatory, Italia), G. Brammer (Space Telescope Science Institute, Estados Unidos), P. Santini (INAF–Osservatorio Astronomico di Roma, Italia), J. Wagg (Square Kilometre Array Organization, Reino Unido) y R. Williams (Cavendish Laboratory/University of Cambridge, Reino Unido; Kavli Institute for Cosmology/University of Cambridge, Reino Unido).
Artículo científico:

Referencias:

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