26 de junio de 2015

El agujero negro ha despertado

En el verano del hemisferio Norte la constelación del Cisne preside los cielos de la noche. Deneb, su estrella más brillante, forma parte del conocido como "Triángulo del Verano", junto a Vega en la Lira y Altair en el Águila. Y es a este Cisne donde están apuntando los telescopios de todo el mundo, concretamente a V404 Cygni porque por primera vez se está observando con gran precisión el momento en que un agujero negro engulle masa procedente de su estrella vecina.

Fue el pasado 15 de junio cuando saltaron las alarmas: un extraordinario brillo aparecía en el cielo. Y la comunidad astronómica se puso en marcha apuntando al sistema binario formado por el agujero negro y la estrella situados a unos 8.000 años luz de nosotros.

Imagen 1: Impresión artística de un agujero negro de un sistema binario como el de V404 Cyg, en la constelación del Cisne. Créditos: Gabriel Pérez, SMM (IAC).

¿Por qué este brillo?

Teo Muñoz-Darias, uno de los responsables de la observación del fenómeno desde el Gran Telescopio CANARIAS en el IAC (Instituto de Astrofísica de Canarias), cuenta que "las capas externas de la estrella se sienten más atraídas por la gravedad del agujero negro que por la de la propia estrella, así que se empieza a transferir material en torno al agujero negro y se forma un disco de acreción. Cuando el disco es lo suficientemente denso se producen inestabilidades que precipitan la caída del material acumulado sobre el agujero negro y dan lugar a las erupciones que estamos observando".

En otras palabras, tras una larga temporada de un relativo reposo donde no hay emisión de rayos X, el agujero comienza a engullir materia y es entonces cuando se generan las radiaciones de alta energía, pudiendo observar ese brusco aumento en el brillo. Pero no solo se analizan en el espectro de las altas energías. "Hemos visto que el sistema no sólo está activo en rayos X, sino en todo el espectro”, añade Muñoz-Darias. Por tanto, estas eyecciones pueden ser estudiadas por primera vez con telescopios ópticos.

Target of Opportunity

Tras activar el protocolo "Target of Opportunity" reservado para eventos extraordinarios, el propio Muñoz-Darias junto con Jorge Casares y Daniel Mata-Sánchez, todos ellos del IAC, comenzaron a observar el fenómeno el día 17 de junio.

"Podemos tener espectros cada muy poco tiempo: uno cada cien segundos. Estamos viendo líneas de emisión típicas de estos sistemas cuando están activos y, además, vemos que hay detalles de estas líneas que cambian rápidamente. Concretamente detectamos variaciones que nos indican que parte del material es también expulsado del sistema a grandes velocidades", explica Muñoz-Darias.

Imagen 2: Gran Telescopio CANARIAS. Créditos: Pablo Bonet.

25 años después

Precisamente uno de los responsables de las observaciones, Jorge Casares, participó en una investigación llevada a cabo en 1989 que fue publicada en 1992 en la revista Nature (J. Casares et al. 1992, Nature 355, 614-617). Fue por aquel entonces cuando V404 Cygni tuvo otra erupción de rayos X donde se pudo caracterizar. Hasta entonces se creía que se trataba de una estrella variable tipo nova compuesta por una enana blanca en lugar de un agujero negro.

Tan solo unos pocos sistemas binarios del tipo estrella-agujero negro muestran erupciones cada pocos años. De hecho, la mayoría de estos sistemas se mantienen en reposo durante décadas o incluso siglos. El caso de V404 Cygni, además de las eyecciones de 2015 y 1989, también se detectaron en la década de 1930 y a finales de la década de 1950, por lo que podría tener un periodo de actividad de entre 20 y 30 años.

Así que antes de que pasen otros 30 años, disfrutaremos del evento.
Este fenómeno único se ha convertido en uno de los temas centrales de la Semana Europea de la Astronomía y las Ciencias de Espacio EWASS 2015, en la que se han presentado varias ponencias sobre estas observaciones que aún siguen en marcha. El Gran Telescopio CANARIAS (GTC) está liderando las observaciones ópticas gracias a su gran espejo, que permite obtener nuevas observaciones espectroscópicas cada pocos segundos.
Referencias:

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25 de junio de 2015

Cuando dos galaxias se funden en una

Los astrónomos siempre han creído que las galaxias aumentan su tamaño cuando absorben a otras de menor tamaño, pero no es fácil de apreciar porque las estrellas de la galaxia que está siendo absorbida se mezclan con las de la galaxia anfitriona sin dejar un rastro claro.

Pero Alessia Longobardi, estudiante de doctorado en el Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik en Garching (Alemania), nos ha dado una buena noticia porque ha empleado una ingeniosa técnica observacional para demostrar que la galaxia gigante Messier 87 absorbió y se fusionó con una galaxia más pequeña.

Imagen 1: La galaxia M87 y su halo. Créditos: Chris Mihos (Case Western Reserve University)/ESO.

"Este resultado demuestra de manera directa que las grandes y luminosas estructuras del Universo siguen creciendo de forma sustancial", afirma Longobardi. "Un gran sector del halo exterior de Messier 87 es ahora dos veces más brillante de lo que sería si una colisión no hubiese ocurrido", añade.

Messier 87, situada en el centro del cúmulo de Virgo, es una enorme acumulación de estrellas con una masa total de más de un billón de veces la del Sol y está situada a unos 50 millones de años luz de distancia.

La nueva técnica

En lugar de tratar de observar estrellas individuales en Messier 87, Longobardi y su equipo analizaron las nebulosas planetarias, que al emitir una gran parte de su energía en unas pocas líneas espectrales se comportan como faros de luz verde, y analizadas con un potente espectrógrafo nos dicen dónde están y a qué velocidad viajan. Y todo esto a 50 millones de años luz de distancia.

Y es la gran distancia un inconveniente porque estas nebulosas planetarias son muy débiles. Para lograr los resultados obtenidos han exprimido a fondo toda la potencia del VLT (Very Large Telescope) y de su espectrógrafo FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph). Comparando luminosidades, estas nebulosas planetarias típicas situadas en el halo de M87 es equivalente al brillo de dos bombillas de 60W en Venus vistas desde la Tierra.

Imagen 2: Nebulosas planetarias en el halo de M87. En rojo se muestran las que se alejan y en azul las que se acercan. Créditos: A. Longobardi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik)/C. Mihos (Case Western Reserve University)/ESO.

La clave de la investigación es que los movimientos de las nebulosas planetarias, ya sea acercándose o alejándose de la Tierra, provocan cambios en las líneas espectrales como resultado del efecto Doppler y se pueden medir con precisión utilizando un espectrógrafo altamente sensitivo como FLAMES. De esta forma se deduce la velocidad de las nebulosas.

Un vaso de agua

Si M87 fuera un estanque y la galaxia acretada fuera un vaso de agua, al verter el vaso, su agua resultaría indistinguible frente al agua del estanque. Pero en el proceso de fusión se provocan ondas y otras alteraciones que podrían mostrar por ejemplo si hay partículas de lodo en el agua. Por tanto, movimientos de las nebulosas planetarias proporcionan pistas que apuntan a una fusión galáctica.

"Estamos siendo testigos de un reciente y único evento de acreción en donde una galaxia de tamaño medio colapsó en el centro de Messier 87, y como consecuencia de las enormes mareas gravitacionales, sus estrellas se encuentran ahora esparcidas a lo largo de una región que es 100 veces más grande que la galaxia original", indica Ortwin Gerhard, jefe del grupo de dinámica del Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik y coautor del estudio.

Imagen 3: Distribución espacial y color asociados con la subestructura cinemática identificada en las nebulosas planetarias del halo de M87. Izquierda: Imagen en banda V de 1,6 x 1,6 grados cuadrados centrada en M87. Los círculos y los diamantes indican la posición espacial de las nebulosas planetarias halo de M87. Los colores magenta y verde indican las velocidades de las nebulosas por encima o por debajo, respectivamente, de 1.254 Km/s. Centro: Imagen modificada de M87 para destacar las estructuras débiles. La subestructura en forma de corona es visible a una distancia de 800"-1.200" (60-90 Kpc) a lo largo del eje NW de M87. (La línea azul mide 90 Kpc). Derecha: Color B-V de M87 con las nebulosas planetarias marcadas con puntos blancos. La elipse punteada indica la isofota a la distancia de 1200".Créditos: Astronomy&Astrophysics/A. Longobardi et al.

Otro pilar que refuerza la absorción galáctica es la presencia de estrellas más jóvenes y azules de las que se deberían encontrar en Messier 87, por lo que se cree que antes de su fusión, la galaxia absorbida era una galaxia espiral con gran actividad de formación estelar.

"Es muy emocionante poder identificar estrellas que han estado esparcidas a lo largo de cientos de miles de años luz en el halo de la galaxia. Las verdosas nebulosas planetarias son la aguja en el pajar de las estrellas doradas. Pero estas raras 'agujas' guardan los indicios de lo que ocurrió con las estrellas", concluye Magda Arnaboldi investigadora del ESO (Observatorio Europeo Austral) en Garching, (Alemania) y coautora de la investigación.

Por tanto, con algo tan "sencillo" como los vaivenes producidos en una galaxia podemos determinar que se provocaron por una fusión de galaxias sin haberla visto y sin tener claros detalles. Es por tanto un avance obtenido por un método indirecto. Estas ideas pueden originar otras que podrían explicar fenómenos del universo que ahora se nos escapan.
Esta investigación ha sido publicada el 25 de junio de 2015 en la revista Astronomy & Astrophysics Letters bajo el título “The build-up of the cD halo of M87 - evidence for accretion in the last Gyr”, por A. Longobardi et al. El trabajo también fue presentado en la conferencia anual de la Sociedad Astronómica Europea, EWASS 2015, que se celebra en La Laguna (Tenerife).

El equipo que ha llevado a cabo la investigación está compuesto por A. Longobardi (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Alemania), M. Arnaboldi (ESO, Alemania), O. Gerhard (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Alemania) y J.C. Mihos (Case Western University, Estados Unidos).
Artículo científico:

Referencias:

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23 de junio de 2015

Canción de hielo y sal

Lo de los puntos brillantes de Ceres ya empieza a sonar como una canción monótona cuyo estribillo ya tenemos más que sabido. Con la reciente órbita de mapeo de la sonda Dawn (NASA) a 4.400 kilometros de la superficie, ha proporcionado una nueva visión de esos puntos brillantes, pero sin nuevas conclusiones. Lo mismo de siempre: formadas por un material altamente reflectante donde el hielo y la sal son las principales posibilidades.

Imagen 1: Los puntos brillantes de Ceres. Créditos: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

No solo son puntos

Al menos Ceres es más que un puñado de puntos brillantes, por suerte. Carol Raymond, investigadora principal adjunta de la misión Dawn en el JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA en California (Estados Unidos) nos habla de una de esas características: "Las lunas heladas del sistema solar exterior tienen cráteres con pozos centrales, pero en Ceres son mucho más comunes. Esto nos permitirán comprender la estructura interna de Ceres".

Otra característica a destacar es que el VIR (Visible and Infrared Spectrometer) permite a los científicos identificar minerales específicos analizando la luz reflejada. Esto se produce gracias a que cada mineral refleja una gama única de longitudes de onda y esta firma ayuda a los científicos a determinar los componentes de Ceres.

Además, las imágenes más recientes nos han revelado una montaña de 5 Km de altura en forma de pirámide con pendientes pronunciadas que sobresale de una superficie relativamente lisa del planeta enano. Ceres, un mundo con numerosos cráteres donde muchos presentan picos centrales, nunca se había visto uno de estos picos en una llanura.

Imagen 2: La "pirámide" de Ceres, arriba a la derecha. Créditos: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Imagen 3: La "pirámide", abajo, en el limbo del disco de Ceres. Créditos: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Sin abusar

Cada vez que se habla de Ceres, lo primero que se suele tratar son los dichosos puntos. Bajo mi punto de vista prefiero que si no hay nuevas noticias de estas formaciones, prefiero que omitan la información para no decir siempre lo mismo, porque lo que puede pasar es que el día que realmente se descubra algo sobre ellos lo vamos a recibir como un "ya era hora".

Referencias:

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19 de junio de 2015

Un cuarteto muy extraño

Para empezar con buen pie el fin de semana os voy a presentar un cuarteto muy especial. Se trata del cuarteto HGC 16 y está compuesto, de izquierda a derecha, por las galaxias NGC 839, NGC 838, NGC 835 y NGC 833. Sus centros brillan como si fueran de oro y sus colas de gas se dispersan sobre un fondo salpicado de estrellas.

Imagen 1: Vista general de HGC 16. Créditos: NASA/ESA/ESO/J. Charlton (The Pennsylvania State University). Agradecimientos: Jean-Christophe Lambry y Marc Canale.

Si analizamos detenidamente las galaxias que lo componen podemos apreciar características que tal vez resulten poco conocidas:
- NGC 838 y NGC 839: son galaxias LINER (Low-ionization nuclear emission-line region), donde el gas que las compone calienta sus núcleos ionizándolos y emitiendo radiación.

- NGC 838: además de ser una LINER es una galaxia de estallido estelar donde en su interior se producen estrellas a una tasa mucho mayor que en sus semejantes.

- NGC 833 y NGC 835: son galaxias Seyfert 2, cuyos núcleos son increíblemente luminosos al ser observados fuera del espectro visible, albergando en su interior agujeros negros súpermasivos activos.
A modo de curiosidad, la emisión de rayos X procedente del agujero negro de NGC 833 es tan alta que la galaxia se ha despojado del gas y polvo, también ayudado por las interacciones pasadas con otras galaxias. Por otro lado, el aspecto de NGC 839 es probable que se deba a una fusión galáctica sucedida en un pasado reciente.
Estas aglomeraciones se llaman Hickson Compact Groups en honor al astrónomo Paul Hickson que los clasificó en 1980. Las HCG son sorprendentemente numerosas y se cree que contienen un número inusualmente alto de galaxias con extrañas propiedades y comportamientos.

Una versión de esta imagen fue presentada al concurso Hubble's Hidden Trasures por Jean-Christophe Lambry y Marc Canale.
Para crear la imagen 1 se han usado imágenes de la cámara WFPC2 (Wide Field Planetary Camera 2) a bordo del telescopio espacial Hubble combinando datos del ESO Multi-Mode Instrument instalado en el NTT (New Technology Telescope) de ESO en Chile. Los filtros utilizados con WFPC2 han sido:
- Filtro Infrarrojo en banda I (814 nm)
- Filtro Óptico en banda V (606 nm)
- Filtro Óptico en banda B (450 nm)

Referencias:

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