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Astrónomos descubren que los primeros momentos del universo no eran como pensábamos.

Durante más de seis años un equipo internacional compuesto por más de 20 científicos desarrolló una investigación enfocada en la formación estelar 30 Dorado, ubicada en la Nube Grande de Magallanes, también conocida como la Nebulosa de la Tarántula. El resultado de esta labor determinó que el universo temprano tendría una mayor abundancia de estrellas masivas que el que la astrofísica contemporánea suponía.La investigación, liderada por el astrónomo de la Universidad de Oxford, Fabian Schneider y en la que participó el investigador postdoctoral del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (UChile), Venu Kalari, fue publicada en la revista Science, y viene a cambiar la manera como se entendían los primeros momentos del universo.

El equipo de científicos utilizó en su investigación el Very Large Telescopio (VLT) del Observatorio Paranal de la Organización Europea para la Observación Astronómica en el Hemisferio Austral (ESO). (Foto: ESO)

En su etapa de observación, los científicos utilizaron el Very Large Telescopio o Telescopio Muy Grande (VLT) del Observatorio Paranal de la Organización Europea para la Observación Astronómica en el Hemisferio Austral (ESO) durante 160 horas, lo que les permitió aprovechar la ventaja del que es el instrumento óptico más avanzado del mundo, y que al utilizar sus cuatro telescopios puede ver detalles con 25 veces más precisión que con telescopios individuales de mayor tamaño.”Las estrellas masivas son claves para la comprensión del cosmos, ya que tras colapsar en forma de supernovas generan los elementos químicos complejos… claves para el nacimiento de vida”, explicó Kalari, quien fue responsable de observar y analizar parte de los datos obtenidos con el VLT.”Observar en esta zona del universo -ubicada a tan sólo 50 kilo parsecs- fue como meterse dentro de una máquina del tiempo, ya que su composición química es muy similar a la del comienzo del universo y ello nos permitió inferir que en dicho período habitaban una enorme cantidad de estrellas masivas, tal como lo constatamos en la Nebulosa de la Tarántula”, continuó el investigador.

Hasta ahora se pensaba que en el Universo primitivo no había elementos aparte del Hidrógeno y el Helio, así como que las estrellas masivas representaban un porcentaje menor del total de estrellas, siendo estas las fábricas cósmicas desde las que provienen todos los elementos más pesados que el helio, como el oxígeno o el hierro de nuestra sangre, los que fueron liberados a tras su explosiva muerte, las supernovas.A juicio del investigador postdoctoral del Departamento de Astrónomos FCFM de la U. de Chile e investigador del Centro de Astrofísica CATA, ahora se abre un debate importante: ¿Qué tan universal son los resultados de la investigación? “La respuesta a esta pregunta impactará profundamente en nuestra comprensión de la evolución de nuestro Universo, y en cierto sentido, nuestras vidas, ya que todos los elementos de nuestra existencia cotidiana se formaron en estas estrellas”, concluyó.

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Detectan galaxias masivas nadando en el vasto océano de materia oscura.

Los astrónomos creían que las primeras galaxias, aquellas que se formaron unos cientos de millones de años después del Big Bang, tendrían muchas similitudes con las galaxias enanas que vemos hoy en el Universo cercano. Estas aglomeraciones de estrellas luego conformarían las galaxias más grandes que, transcurridos los primeros miles de millones de años, terminarían dominando el Universo.Sin embargo, las observaciones realizadas recientemente por el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile, revelaron sorprendentes ejemplares de galaxias masivas llenas de estrellas correspondientes a una época en que el Cosmos tenía menos de mil millones de años. Estos hallazgos sugieren que los componentes galácticos pudieron unirse bastante rápido para formar galaxias más grandes.De las observaciones más recientes de ALMA se infiere que esta época de formación de galaxias masivas se remonta a tiempos aún más lejanos, cuando el Universo tenía tan solo 780 millones de años, o cerca de un 5 % de su edad actual. ALMA también reveló que estas galaxias excepcionalmente grandes están contenidas en una estructura cósmica aún más grande: un halo de materia oscura con una masa equivalente a la de varios billones de soles.

Las dos galaxias están tan cerca (menos de la distancia que hay entre la Tierra y el centro de nuestra galaxia) que pronto se fusionarán y formarán la galaxia más grande que se haya observado en ese período de la historia cósmica. El hallazgo aporta nuevos detalles sobre el nacimiento de grandes galaxias y el papel que desempeña la materia oscura en la formación de las estructuras más masivas del Universo.“Con estas increíbles observaciones de ALMA, los astrónomos están estudiando la galaxia más masiva que se conozca en los primeros mil millones de años del Universo, en pleno proceso de formación”, celebra Dan Marrone, profesor asociado de astronomía de la Universidad de Arizona en Tucson y autor principal del artículo.Así, los astrónomos observan estas galaxias durante un período de la historia cósmica conocida como era de la reionización, cuando la mayor parte del espacio intergaláctico estaba envuelto en una oscura niebla de gas de hidrógeno frío. A medida que se formaron más estrellas y galaxias, su energía fue ionizando el hidrógeno presente entre las galaxias y revelando el Universo que vemos hoy.

Para compensar el efecto del lente gravitacional en estas galaxias, se comparan los datos de ALMA (izquierda) con una imagen modelo distorsionada por un lente gravitacional (segunda imagen). La diferencia se muestra en la tercera imagen a partir de la izquierda. A la derecha se muestra la estructura de la galaxia sin el efecto de lente gravitacional. Esta imagen muestra los diferentes rangos de velocidad dentro de la galaxia, que ALMA detecta en distintas frecuencias debido al efecto Doppler.

“Para nosotros, se trataba de un período en que las pequeñas galaxias se habían esforzado por consumir el medio intergaláctico neutro”, explica Marrone. “Sin embargo, el creciente volumen de datos aportados por ALMA ha permitido corregir esa teoría, y sigue resituando más lejos en el pasado el período en que aparecieron las primeras galaxias realmente masivas”.Las galaxias estudiadas por Marrone y su equipo, conocidas colectivamente como SPT0311-58, en un principio habían sido identificadas como una única fuente por el Telescopio del Polo Sur de la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. En ese entonces, las observaciones habían revelado que era un objeto muy distante y brillante en la luz infrarroja, lo cual significaba que contenía mucho polvo y probablemente estaba experimentando un brote de formación estelar. Posteriormente, las observaciones realizadas con ALMA permitieron determinar la distancia del objeto y resolver con precisión el par de galaxias en interacción.Para realizar esa observación, ALMA se benefició del efecto de un lente gravitacional, que potenció la capacidad de observación del telescopio. Los lentes gravitacionales se forman cuando un objeto masivo, como una galaxia o un cúmulo de galaxias, se interpone y curva la luz de galaxias más distantes. Ahora bien, este fenómeno distorsiona la apariencia del objeto estudiado, por lo que requiere la aplicación de sofisticados modelos informáticos para reconstituir la imagen y verla sin distorsión.

Este proceso de deconvolución reveló detalles intrigantes de las galaxias, como el hecho de que en la más grande se están formando estrellas a razón de 2.900 masas solares por año, o que contiene cerca de 270.000 millones de veces la masa de nuestro Sol en puro gas y unos 3.000 millones de veces la masa solar en polvo. “Es una cantidad enorme de polvo, considerando lo joven que es este sistema”, comenta Justin Spilker, doctorado hace poco por la Universidad de Arizona y ahora investigador de posdoctorado de la Universidad de Texas en Austin.Los astrónomos sostienen que el acelerado proceso de formación estelar en esta galaxia probablemente fue gatillado por un encuentro cercano con su pareja, que es un poco más pequeña, pero ya alberga cerca de 35.000 millones de masas solares en estrellas y está aumentando su tasa de formación estelar a un ritmo vertiginoso de 540 masas solares por año.Los investigadores pudieron observar que las galaxias de esta época eran más caóticas que las que tenemos más cerca, y plantean que sus formas dispares se deben a las grandes cantidades de gas que cae sobre ellas y a sus interacciones y fusiones con sus vecinas.Las nuevas observaciones también permitieron a los investigadores detectar la presencia de un halo gigante de materia oscura alrededor de ambas galaxias. La materia oscura es responsable de la gravedad que lleva al Universo a colapsar en distintas estructuras, como galaxias, grupos y cúmulo de galaxias, etc.

 

“Para saber si la existencia de una galaxia coincide con nuestra comprensión actual de la cosmología, hay que analizar el halo de materia oscura —la estructura colapsada de materia oscura— en la que se encuentra”, explica Chris Hayward, investigador asociado del Centro de Astrofísica Informática del Flatiron Institute, ubicado en la ciudad de Nueva York. “Afortunadamente, conocemos muy bien la proporción de materia oscura y materia normal en el Universo, así que podemos calcular la masa probable del halo de materia oscura”.Al comparar sus cálculos con las predicciones cosmológicas actuales, los investigadores descubrieron que este halo es uno de los más masivos que deben de haber existido en la época.“Estamos estudiando otras galaxias descubiertas con el Telescopio del Polo Sur, y tenemos muchos más datos que recién comenzamos a analizar. Nuestra esperanza es encontrar más objetos como este, quizá incluso más distantes, para entender mejor esta población de galaxias extremadamente polvorientas y, sobre todo, su relación con las demás galaxias de la época”, señala Joaquín Vieira, de la Universidad de Illinois en Urbana-Campaign.“De todas formas, nuestra próxima ronda de observaciones con ALMA debería ayudarnos a entender qué tan rápido se formaron estas galaxias y a mejorar nuestra comprensión de los procesos de formación de galaxias masivas durante la reionización”, agrega Marrone.

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MUSE penetra en zonas inexploradas del Campo Ultraprofundo del Hubble.

Completado el sondeo espectroscópico más profundo hecho hasta el momento.

Utilizando el instrumento MUSE, instalado en el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile, un equipo de astrónomos ha llevado a cabo el sondeo espectroscópico más profundo hecho hasta el momento. Se han centrado en el Campo Ultraprofundo del Hubble (HUDF, Hubble Ultra Deep Field), midiendo distancias y propiedades de 1600 galaxias muy débiles, incluyendo 72 galaxias que nunca habían sido detectadas con anterioridad, ni siquiera por el Hubble. Este revolucionario conjunto de datos ya ha dado lugar a diez artículos científicos que se publican en un número especial de la revista Astronomy & Astrophysics. Los astrónomos han obtenido información sobre la formación de estrellas en el universo temprano y han podido estudiar los movimientos y otras propiedades de las galaxias tempranas, algo posible gracias a las exclusivas capacidades espectroscópicas de MUSE.

MUSE.

El equipo del sondeo MUSE HUDF, dirigido por Roland Bacon, de la Universidad de Lyon (CRAL, CNRS, Francia) utilizo el instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) para observar el Campo Ultraprofundo del Hubble (heic0406), una zona muy estudiada de la constelación meridional de Fornax (el horno). Como resultado obtuvieron las observaciones espectroscópicas más profundas jamás llevadas a cabo; se midió la precisa información espectroscópica de 1600 galaxias, diez veces más galaxias de las que se han estudiado en este campo con datos cuidadosamente obtenidos durante la última década por telescopios terrestres.Las imágenes originales del HUDF, publicadas en 2004, fueron pioneras en el campo de las observaciones de campo profundo con el Telescopio Hubble de NASA/ESA. Alcanzaron una profundidad nunca lograda antes y revelaron una colección de galaxias que se remontaba a menos de mil millones de años después del Big Bang. Posteriormente, el área fue observada numerosas veces por Hubble y otros telescopios, dando como resultado la imagen más profunda del universo hasta la fecha [1]. Ahora, a pesar de la profundidad de las observaciones de Hubble, MUSE h revelado la existencia (entre otras cosas) de 72 galaxias nunca vistas antes en esta pequeña zona del cielo.

Hubble.

Roland Bacon lo explica: “MUSE puede hacer algo que Hubble no puede: divide la luz de cada punto de la imagen en los colores que la componen para crear un espectro. Esto nos permite medir la distancia, los colores y otras propiedades de todas las galaxias que podemos ver, incluso algunas que son invisibles al propio Hubble”.Los datos de MUSE ofrecen una nueva visión de galaxias tenues muy distantes, vistas cerca del principio del universo hace unos 13000 millones de años. Ha detectado galaxias cien veces más débiles que en anteriores sondeos, añadiéndolas a este rico campo ya observado y profundizando en nuestra comprensión de las galaxias a través del tiempo.El sondeo saca a la luz a 72 candidatas a galaxias conocidas como emisoras de Lyman-alfa que brillan solo con luz Lyman-alfa [2]. La actual comprensión de la formación estelar no puede dar una explicación completa sobre la existencia de estas galaxias, que sólo parecen brillar intensamente en este color. Gracias a que MUSE dispersa la luz en los colores que la componen, estos objetos se hacen evidentes, pero siguen siendo invisibles en imágenes directas profundas como las del Hubble.

Esta imagen muestra el Campo Ultraprofundo de Hubble 2012, una versión mejorada de la imagen de Campo Ultraprofundo de Hubble con tiempo de observación adicional. Los nuevos datos han revelado por primera vez la existencia de una población de galaxias distantes con desplazamiento al rojo de entre 9 y 12, incluyendo el objeto más distante observado hasta la fecha. Estas galaxias requerirán de confirmación usando espectroscopía por parte del próximo Telescopio Espacial J.Webb de NASA/ESA/CSA.Crédito:NASA, ESA, R. Ellis (Caltech), and the HUDF 2012

“MUSE tiene la capacidad única de extraer información de algunas de las primeras galaxias del universo, incluso en una parte del cielo que ya está muy bien estudiada”, explica Jarle Brinchmann (Universidad de Leiden, Países Bajos, e Instituto de Astrofísica y Ciencias del Espacio del CAUP en Oporto, Portugal), autor principal de uno de los artículos que describen los resultados de este sondeo. “Aprendemos cosas sobre estas galaxias que sólo es posible aprender con espectroscopia, como movimientos internos y contenidos químicos. Y lo hacemos, no galaxia por galaxia, ¡sino para todas las galaxias a la vez!”.Otro hallazgo importante de este estudio fue la detección sistemática de halos luminosos de hidrógeno alrededor de galaxias en el universo temprano, dando a los astrónomos una forma nueva y prometedora de estudiar cómo fluye el material dentro y fuera de las primeras galaxias.

Esta composición muestra la zona de Campo Ultraprofundo de Hubble y destaca en azul los halos brillantes de gas alrededor de muchas galaxias lejanas, captados con el instrumento MUSE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile. El descubrimiento de tal cantidad de halos tan grandes, irradian radiación ultravioleta Lyma-alfa, alrededor de muchas galaxias distantes, es uno de los muchos resultados de este profundo sondeo espectroscópico.Crédito:ESO/MUSE HUDF team.

Una serie de artículos científicos explora muchas otras potenciales aplicaciones de este conjunto de datos, con trabajos que incluyen estudiar el papel de las galaxias débiles durante la reionización cósmica, la tasa de fusión de galaxias cuando el universo era joven, los vientos galácticos, la formación estelar, así como mapeo de los movimientos de las estrellas en el universo temprano.“Cabe destacar que estos datos fueron todos tomados sin el uso de la reciente actualización de la instalación de óptica adaptativa (AOF, Adaptive Optics Facility) de MUSE. La activación del AOF tras una década de intenso trabajo por parte de los astrónomos e ingenieros de ESO promete datos aún más revolucionarios en el futuro”, concluye Roland Bacon [3].

Notas

[1] El Campo Ultraprofundo de Hubble es una de las zonas más ampliamente estudiadas del espacio. Hasta la fecha, trece instrumentos de ocho telescopios, incluyendo ALMA, del que ESO es socio , han observado este campo, desde los  rayos X hasta las longitudes de onda de radio.

[2] Los electrones de carga negativa que orbitan el núcleo cargado positivamente de un átomo han cuantizado sus niveles de energía. Es decir, sólo puede existir en estados de energía específicos, y sólo pueden tener transiciones entre estos al ganar o perder cantidades precisas de energía. La radiación Lyman-alfa se produce cuando los electrones de los átomos de hidrógeno caen del segundo nivel de energía más bajo al nivel de energía más bajo. La cantidad exacta de energía perdida se libera como luz en una particular longitud de onda en la parte ultravioleta del espectro que los astrónomos pueden detectar con telescopios espaciales o terrestres en el caso de objetos con desplazamiento al rojo. Para estos datos, con desplazamiento al rojo de z ~ 3–6.6, la luz Lyman-alfa se ve como la luz visible o del infrarrojo cercano.

[3] La instalación de óptica adaptativa de MUSE ha revelado anillos nunca vistos antes alrededor de la nebulosa planetaria IC 4406 .

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Atrapado en una trampa de polvo.

Esta imagen del Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) muestra a V1247 Orionis, una estrella joven y caliente, rodeada por un anillo dinámico de gas y polvo conocido como disco circunestelar. Pueden distinguirse dos partes: un anillo central de materia claramente definido y una estructura más delicada, en forma de  media luna, situada más hacia fuera.

Se cree que la zona ubicada entre el anillo y la forma de media luna, visible como una franja oscura, puede ser causada por un planeta joven que está escarbando un hueco a su paso por el disco. A medida que el planeta orbita alrededor de su estrella, su movimiento crea áreas de alta presión a ambos lados de su ruta, algo parecido a lo que hace un barco cuando crea estelas en el agua. Estas áreas de alta presión podrían convertirse en barreras protectoras alrededor de los lugares en los que se forman los planetas; las partículas de polvo quedan atrapadas dentro de ellas durante millones de años, haciendo que dispongan del tiempo y el espacio suficientes para formar grumos y crecer.

ALMA

Por primera vez, la exquisita resolución de ALMA permite a los astrónomos estudiar la intrincada estructura de este tipo de vórtices donde se captura el polvo. La imagen revela, no sólo la trampa de polvo en forma de media luna en el borde exterior de la franja oscura, sino también regiones con exceso de polvo dentro del anillo, indicando probablemente una segunda trampa de polvo formada dentro de la posible órbita del planeta. Esto confirma las predicciones de simulaciones computacionales desarrolladas con anterioridad.

La trampa de polvo es una de las posibles soluciones a un gran obstáculo en las actuales teorías sobre cómo se forman los planetas, que predice que las partículas deberían derivar hacia la estrella central y ser destruidas antes de tener tiempo de crecer a tamaños planetesimales (el problema de la deriva radial).

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ALMA descubre polvo frío alrededor de la estrella más cercana.

El Observatorio ALMA, en Chile, ha detectado polvo alrededor de Próxima Centauri, la estrella más cercana al Sistema Solar. Estas nuevas observaciones revelan el resplandor procedente de polvo frío en una región que se encuentra a una distancia de Próxima Centauri que supone entre una y cuatro veces la que separa a la Tierra del Sol. Los datos también insinúan la presencia de un cinturón de polvo externo incluso más frío que puede indicar la presencia de un complejo sistema planetario. Estas estructuras son similares a los cinturones mucho más grandes del Sistema Solar y también se espera que estén formadas por partículas de roca y hielo que no lograron formar planetas.

Próxima Centauri es la estrella más cercana al Sol. Es una débil enana roja que se encuentra a tan solo cuatro años luz, en la constelación meridional de Centaurus (el centauro). Es orbitada por Próxima b, un planeta templado del tamaño de la Tierra descubierto en el año 2016 que es, además, el planeta más cercano al Sistema Solar. Pero en este sistema hay algo más que un solo planeta. Nuevas observaciones de ALMA revelan la emisión de nubes de frío polvo cósmico que rodean a la estrella.El autor principal del nuevo estudio, Guillem Anglada [1], del Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC), Granada (España), explica la importancia de este hallazgo: “El polvo alrededor de Próxima es importante porque, tras el descubrimiento del planeta terrestre Próxima b, es el primer indicio de la presencia de un complejo sistema planetario (formado por más de un único planeta) alrededor de la estrella más cercana a nuestro Sol”.Los cinturones de polvo son los restos del material que no se incorporó a cuerpos de mayor tamaño, como pueden ser los planetas. Las partículas de roca y hielo en estos cinturones varían en tamaño: desde el más diminuto grano de polvo, más pequeño que un milímetro, hasta cuerpos tipo asteroide con muchos kilómetros de diámetro [2].

Este gráfico muestra la gran constelación meridional de Centaurus (el Centauro) y pueden verse la mayor parte de las estrellas visibles a ojo en una noche despejada. La ubicación de la estrella más cercana al Sistema Solar, Próxima Centauri, está marcada con un círculo rojo. Próxima es demasiado débil para poder verla a simple vista, pero puede verse con un pequeño telescopio.Crédito:ESO/IAU and Sky & Telescope

El polvo parece encontrarse en un cinturón que se extiende a unos pocos cientos de millones de kilómetros de Próxima Centauri y tiene una masa total de, aproximadamente, una centésima parte de la masa de la Tierra. Se estima que este cinturón tiene una temperatura de unos –230 grados centígrados, la misma que la del Cinturón de Kuiper en el Sistema Solar exterior.También hay pistas, en los datos de ALMA, que apuntan a la presencia de otro posible cinturón de polvo incluso más frío unas diez veces más lejos. De confirmarse, la naturaleza de un cinturón exterior resultaría intrigante, dado su entorno muy frío lejos de una estrella que es más fría y más débil que el Sol. Ambos cinturones están mucho más lejos de Próxima Centauri que el planeta Próxima b, que orbita a sólo 4 millones de kilómetros de su estrella [3].Guillem Anglada explica las implicaciones del descubrimiento: “Este resultado sugiere que Próxima Centauri puede tener un sistema múltiple del planetas con una rica historia de interacciones que dieron lugar a la formación de un cinturón de polvo. Estudios más profundos podrían proporcionar información para localizar la ubicación de planetas adicionales que todavía no han sido identificados”.

Esta imagen combina una visión de los cielos del sur sobre el Telescopio de 3,6 metros de ESO, en el Observatorio La Silla (Chile), con imágenes de las estrellas Próxima Centauri (inferior derecha) y la estrella doble Alfa Centauri AB (abajo a la izquierda) tomadas con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA. Próxima Centauri es la estrella más cercana al Sistema Solar y tiene en órbita al planeta Próxima b, que fue descubierto usando el instrumento HARPS, instalado en el Telescopio de 3,6 metros de ESO.Crédito:Y. Beletsky (LCO)/ESO/ESA/NASA/M. Zamani

El sistema planetario de Próxima Centauri también es especialmente interesante porque hay planes para una futura exploración directa del sistema con microsondas conectadas a velas impulsadas por láser (el proyecto Starshot). Conocer el entorno polvoriento que rodea a la estrella es esencial para la planificación de este tipo de misión.El coautor Pedro Amado, desde el Instituto de Astrofísica de Andalucía, explica también que esta observación es sólo el comienzo: “Estos primeros resultados muestran que ALMA puede detectar estructuras de polvo en órbita alrededor de Próxima, y más observaciones nos darán más detalles del sistema planetario de esta estrella. Combinándolas con el estudio de discos protoplanetarios alrededor de estrellas jóvenes, podremos desvelar  muchos de los detalles de los procesos que condujeron a la formación de la Tierra y del Sistema Solar hace unos 4600 millones años. ¡Lo que estamos viendo ahora es sólo una pequeña parte de lo que está por venir!”.

En esta imagen del cielo que rodea a la brillante estrella Alfa Centauri AB también vemos a Próxima Centauri, una estrella enana roja mucho más débil que es, además, la estrella más cercana al Sistema Solar. El montaje fue creado a partir de imágenes que forman parte del sondeo Digitized Sky Survey 2. El halo azul alrededor de Alfa Centauri AB es un artefacto del proceso fotográfico, en realidad la estrella es de color amarillo pálido, como el Sol.Crédito:Digitized Sky Survey 2Acknowledgement: Davide De Martin/Mahdi Zamani

Notas

[1] En una coincidencia cósmica, el autor principal del estudio, Guillem Anglada, comparte su nombre con el astrónomo que dirigió el equipo que descubrió Próxima Centauri b, Guillem Anglada-Escudé, coautor del artículo científico en el que se publica esta investigación (aunque no son parientes).

[2] Próxima Centauri es una estrella vieja, de edad similar a la del Sistema Solar. Probablemente, los cinturones de polvo a su alrededor son similares al polvo residual del cinturón de Kuiper y el cinturón de asteroides del Sistema Solar y al polvo que crea la luz Zodiacal. Las imágenes obtenidas por ALMA de los espectaculares discos que rodean a estrellas mucho más jóvenes, como HL Tauri, contienen mucho más material  que está en proceso de formación de planetas.

[3] De confirmarse, la forma aparente del débil cinturón externo daría a los astrónomos una forma de calcular la inclinación del sistema planetario de Próxima Centauri. Parece elíptica debido a la inclinación de lo que se supone que es en realidad un anillo circular. Esto, a su vez, permitiría una mejor determinación de la masa del planeta Próxima b, del cual actualmente solo se conoce su límite inferior.

Créditos:eso

El clorometano interestelar decepciona a los astrobiólogos.

El observatorio ALMA, en Chile, ha detectado por primera vez en el espacio un compuesto organohalogenado: el clorometano o freón 40, localizado a unos 400 años luz alrededor del joven sistema estelar IRAS 16293-2422. Por su parte, la sonda Rosetta también ha registrado esta molécula orgánica en la fina atmósfera que rodea al cometa 67P/C-G, dentro de nuestro sistema solar. Los detalles se publican esta semana en la revista Nature Astronomy.Estos compuestos se generan en la Tierra por procesos biológicos en organismos tan diversos como los hongos y el ser humano, pero el nuevo descubrimiento sugiere que pueden no ser unos buenos marcadores de la vida, como se había especulado hasta ahora, ya que aparecen en lugares anteriores al inicio de esta.El hallazgo indica que los astrobiólogos podrían haber seguido un camino equivocado. En lugar de indicar la presencia de vida, los organohalógenos pueden ser un componente de la desconocida química del origen de la vida, quizá de la llamada ‘sopa primordial’ en la joven Tierra o en otros incipientes exoplanetas rocosos.”Simplemente, no predijimos la formación de este compuesto y nos sorprendió encontrarlo en determinadas concentraciones”, señala Edith Fayolle, investigadora del centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (EE UU) y coautora del trabajo, quien subraya: “Ahora está claro que estas moléculas se forman fácilmente en los viveros estelares y proporcionan información sobre la evolución química de los sistemas planetarios, incluso el nuestro propio”.

Créditos:sinc

Estrella envejecida expulsa burbuja humeante.

Los astrónomos han empleado ALMA para capturar una imagen sorprendentemente hermosa de una frágil burbuja de material expelido en torno a la exótica estrella roja U Antliae. Estas observaciones ayudarán a los astrónomos a entender mejor cómo evolucionan las estrellas en las últimas fases de sus ciclos de vida.En la débil constelación austral de Antlia (la Máquina Neumática) el atento observador con binoculares detectará una estrella muy roja, cuyo brillo varía ligeramente una semana tras otra. Esta estrella fuera de lo común se llama U Antliae y nuevas observaciones con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) están revelando una envoltura esférica notablemente delgada en torno a esta.U Antliae [1] es una estrella de carbono, evolucionada, fría y luminosa, de la rama asintótica gigante.

Este gráfico muestra la ubicación de la estrella U Antliae en la constelación de Antlia (The Air Pump). Esta estrella muy roja y variable se puede ver con binoculares pequeños.Crédito:ESO, IAU y Sky & Telescope

Hace unos 2.700 años atrás, U Antliae pasó por un corto período de rápida pérdida de masa. Durante este período de unos cientos de años, el material que constituía la envoltura observada con los nuevos datos de ALMA fue expulsado a gran velocidad. Un análisis más detallado de esta envoltura, también muestra evidencias de delgadas y menudas nubes de gas, conocidas como subestructuras filamentosas.Lograr esta espectacular vista fue posible dada la capacidad única para crear imágenes nítidas a múltiples longitudes de onda que proporciona el radiotelescopio ALMA, ubicado en el llano de Chajnantor, en el desierto de Atacama, Chile.

Esta imagen del Digitized Sky Survey 2 muestra la estrella de carbono muy roja U Antliae y sus alrededores.Crédito:ESO, Digitized Sky Survey 2. Reconocimiento: Davide De Martin

ALMA puede ver una estructura mucho más fina de la envoltura de U Antilae, con respecto a lo que se había podido realizar anteriormente.Los nuevos datos de ALMA no son solo una imagen; ALMA produce un conjunto de datos tridimensionales (un cubo de datos) y cada parte es observada en una longitud de onda ligeramente diferente. Esto es el efecto Doppler, que significa que distintas porciones del cubo de datos muestran imágenes del gas moviéndose a distintas velocidades acercándose o alejándose del observador. Esta envoltura también es notoria, ya que es simétricamente muy redonda y también marcadamente fina. Al visualizar las distintas velocidades podemos dividir esta burbuja cósmica en partes virtuales, tal como lo hacemos en la tomografía por computador o con el cuerpo humano.

Esta imagen fue creada a partir de los datos de ALMA sobre la inusual estrella roja de carbono U Antliae y su envolvente de material. Los colores muestran el movimiento del material brillante en la concha a lo largo de la línea de visión hacia la Tierra. El material azul se encuentra entre nosotros y la estrella central, y se está moviendo hacia nosotros. El material rojo alrededor del borde se está alejando de la estrella, pero no hacia la Tierra.Para mayor claridad esta visión no incluye el material en el lado lejano de la estrella, que está retrocediendo de nosotros de una manera simétrica.Crédito:ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), F. Kerschbaum

Entender la composición química de las envolturas y atmósferas de estas estrellas, y cómo estas envolturas se forman por la pérdida de masa, es importante para comprender apropiadamente cómo evolucionan las estrellas en el Universo primitivo, y también cómo evolucionaron las galaxias. Las envolturas tales como la que rodea a U Antliae muestran una rica variedad de compuestos químicos en base a carbono y otros elementos. También ayudan a reciclar la materia, y proporcionan hasta el 70% del polvo entre las estrellas.

Notas:

[1] El nombre U Antliae refleja el hecho de que esta es la cuarta estrella que cambia su brillo en la constelación de Antlia (la Máquina Neumática). La denominación de tales estrellas variables siguió una complicada secuencia, a medida que se encontraban más y más.

Créditos:eso

ALMA detecta enormes reservas ocultas de gas turbulento en galaxias distantes.

Con ALMA se han podido detectar reservas turbulentas de gas frío alrededor de galaxias starburst distantes. Al detectar CH+ por primera vez, esta investigación abre un nuevo camino de exploración sobre una época crucial de la formación estelar en el Universo. La presencia de esta molécula arroja nueva luz sobre cómo las galaxias consiguen extender su período de rápida formación estelar. Los resultados aparecen en la revista Nature.Un equipo liderado por Edith Falgarone (Ecole Normale Supérieure y el Observatorio de Paris, Francia) han utilizado el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para detectar marcas de la molécula de hidruro de carbono CH+ [1]en galaxias starburst [2] distantes. El grupo identificó señales claras de CH+ en cinco de seis galaxias estudiadas, incluyendo Cosmic Eyelash (eso1012) [3]. Esta investigación entrega nueva información que ayuda a que los astrónomos entiendan el crecimiento de las galaxias, y cómo los alrededores de una galaxia impulsan la formación estelar.“CH+ es una molécula especial. Necesita mucha energía para formarse y es muy reactiva, lo que significa que su vida es muy breve y que no puede ser transportada muy lejos. CH+ por lo tanto rastrea la forma en que la energía fluye en las galaxias y sus alrededores”, indicó Martin Zwaan, astrónomo de ESO que contribuyó en el artículo.

La forma en la que el CH+ rastrea la energía puede entenderse por analogía a estar en un bote en un océano tropical durante una noche oscura, sin Luna. Cuando hay buenas condiciones, el plancton fluorescente puede iluminar el entorno del bote mientras navega. La turbulencia causada por el bote al deslizarse por las aguas, provoca que el plancton emita luz, lo cual revela la existencia de las regiones turbulentas en el agua oscura subyacente. Dado que el CH+ se forma únicamente en áreas pequeñas donde los movimientos turbulentos del gas se disipan, su detección esencialmente rastrea la energía en una escala galáctica.El CH+ observado revela ondas de choque densas, impulsadas por vientos galácticos veloces y cálidos originados al interior de las regiones de formación estelar de las galaxias. Estos vientos fluyen a través de una galaxia, expulsando material de esta, pero sus movimientos turbulentos son tales que parte del material puede ser recapturado por la atracción gravitatoria de la galaxia misma. Este material se reúne en reservas turbulentas enormes de gas frío y de baja densidad, extendiéndose más de 30.000 años luz desde la región de formación estelar de la galaxia [4].“Con el CH+ vemos que la energía se almacena dentro de grandes vientos del tamaño de una galaxia, y termina como movimientos turbulentos en reservas antes desconocidas de gas frío alrededor de la galaxia”, afirmó Falgarone, autor principal del nuevo artículo “Nuestros resultados desafían la teoría de la evolución de la galaxia. Al impulsar la turbulencia en las reservas, estos vientos galácticos extienden la fase del estallido de formación estelar, en vez de  extinguirla”.

El equipo determinó que los vientos galácticos no podrían por sí solos reponer las reservas gaseosas recientemente reveladas, y sugiere que la masa es proporcionada por fusiones galácticas o por la acreción de corrientes de gas ocultas, como predice la teoría actual.“Este descubrimiento representa un gran paso adelante en nuestro entendimiento sobre cómo la afluencia de materia es regulada alrededor de las galaxias starburst más intensas del Universo primitivo”, indicó el Director de Ciencias de ESO, Rob Ivison, coautor del artículo. “Esto muestra lo que puede lograrse cuando científicos de distintas disciplinas se reúnen para aprovechar las capacidades de uno de los telescopios más poderosos del mundo”.

Notas:

[1] El CH+ es un ion de la molécula CH conocido como methylidynium para los químicos. Es una de las tres primeras moléculas descubiertas en el medio interestelar. Desde su descubrimiento a comienzos del decenio de 1940, la presencia de CH+ en el espacio interestelar ha sido un misterio porque es extremadamente reactivo, y por lo tanto desaparece más rápidamente que otras moléculas.

[2] Estas galaxias son conocidas por tener un índice mucho mayor de formación estelar en comparación a galaxias tranquilas como la Vía Láctea, haciendo a estas estructuras ideales para el estudio del crecimiento de una galaxia, y de la interacción entre gas, polvo, estrellas y los agujeros negros en el centro de las galaxias.

[3] Se usó ALMA para obtener el espectro de cada galaxia. Un espectro es un registro de luz, normalmente de un objeto astronómico, dividido en sus distintos colores (o longitudes de onda), tal como ocurre cuando las gotas de lluvia dispersan la luz para formar un arcoíris. Ya que cada elemento tiene una “huella” única en un espectro, los espectros pueden usarse para determinar la composición química de los objetos observados.

[4] Estas reservas turbulentas de gas diseminado pueden ser de la misma naturaleza que los halos gigantes brillantes observados alrededor de distantes cuásares.

Créditos:eso

Impactante: Betelgeuse captada por ALMA

Esta burbuja naranja es la cercana estrella Betelgeuse vista por ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). Es la primera vez que ALMA observa la superficie de una estrella, y este primer intento ha dado como resultado la imagen de mayor resolución de Betelgeuse disponible hasta ahora.Betelgeuse es una de las estrellas más grandes conocidas en la actualidad, con un radio unas 1.400 veces más grande que el del Sol en el continuo del rango milimétrico. Situada a unos 600 años luz de distancia, en la constelación de Orión (el cazador), esta supergigante roja refulge ardiente, lo que provoca que tenga una corta esperanza de vida.

La estrella tiene tan solo unos 8 millones años, pero ya está a punto de convertirse en una supernova. Cuando esto suceda, la explosión resultante será visible desde la Tierra, incluso a plena luz del día.La estrella se ha observado en muchas otras longitudes de onda, especialmente en los espectros visible, infrarrojo y ultravioleta. Utilizando el VLT (Very Large Telescope) de ESO, los astrónomos descubrieron un vasto penacho de gas casi tan grande como nuestro Sistema Solar. Los astrónomos también han descubierto una hirviente burbuja gigantesca en la superficie de Betelgeuse. Estas características ayudan a explicar cómo la estrella está deshaciéndose en gas y polvo a enormes velocidades (eso0927, eso1121). En esta imagen, ALMA observa el gas caliente de la baja cromosfera de Betelgeuse en longitudes de onda submilimétricas, donde las temperaturas crecientes localizadas explican por qué no es simétrica. Científicamente, ALMA nos puede ayudar a comprender la atmósfera expandida de estas ardientes estrellas calientes.

Créditos:ESO

La verdadera forma del Boomerang.

Esta imagen de la semana muestra a la nebulosa Boomerang, una nebulosa protoplanetaria, vista por ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array). La estructura morada del fondo, tal y como se ve en luz visible con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, muestra una forma clásica de doble lóbulo con una región central muy estrecha. La capacidad de ALMA para ver el gas molecular frío revela, en naranja, una forma más alargada de la nebulosa.Desde el año 2003, la nebulosa, ubicada a unos 5.000 años luz de la Tierra, ha mantenido el récord del objeto conocido más frío del universo. Se cree que la nebulosa se formó a partir de la envoltura de una estrella en sus últimas etapas que envolvió a su vez a una compañera más pequeña del sistema binario. Es posible que esta sea la causa de los chorros ultrafríos, que están iluminados por la luz de la moribunda estrella central.ALMA observó el polvoriento disco central de la nebulosa y los chorros que expulsa, que abarcan una distancia de casi cuatro años de luz. Estos chorros son incluso más fríos que el fondo cósmico de microondas, alcanzando temperaturas por debajo de –270 °C. Los chorros también se expanden a una velocidad de 590.000 kilómetros por hora.

Crédito:ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/R. Sahai

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Impresionante ovni del tipo cigarro captado en vídeo HD: