Archive for Astrofisica
El CERN amplía la capacidad de cálculo y almacenamiento de datos del LHC
El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) firmó hoy un contrato con el Centro Wigner de Investigación en Física de Budapest (Hungría) para ampliar su centro de almacenamiento y procesado de datos. Con el nuevo acuerdo, el Centro Wigner albergará equipamiento del CERN que ampliaría sustancialmente las capacidades del Tier-0 de la red de computación GRID del LHC, y ofrecerá la oportunidad de implementar soluciones de continuidad. Este contrato es inicialmente hasta el 31 de diciembre de 2015, con la posibilidad de extenderlo de uno a cuatro años posteriormente.
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Viaje polvoriento cerca del Cinturón de Orión
Una nueva imagen de la región que rodea a la nebulosa de reflexión Messier 78, al norte del Cinturón de Orión, muestra cómo en su interior se enlazan, al igual que las perlas de un collar, las nubes de polvo cósmico. Las observaciones, llevadas a cabo con el telescopio APEX (Atacama Pathfinder Experiment) [1], utilizan el cálido resplandor de los granos de polvo interestelar para mostrar a los astrónomos el lugar en el cual se están formando nuevas estrellas.
El polvo — la superficie sucia que oculta la belleza de un objeto- puede parecer aburrido y poco interesante. Pero esta nueva imagen de Messier 78 y sus alrededores, en la que podemos ver la radiación de los granos de polvo del espacio en longitudes de onda submilimétricas, demuestra que el polvo puede deslumbrarnos. El polvo es importante para los astrónomos, ya que las nubes densas de gas y polvo constituyen el lugar de nacimiento de nuevas estrellas.
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Una estrella engullida por un agujero negro supermasivo
Un equipo de astrónomos ha tenido el privilegio de presenciar, en tiempo real, cómo un agujero negro supermasivo engulle una estrella. Se trata de un evento excepcional en el cosmos que, según señalan los científicos en un artículo publicado en la revista ‘Nature’, sólo se produce, de media, una vez cada 10.000 años en una galaxia.
“Los agujeros negros son, de algún modo, como los tiburones. Se les considera, equivocadamente, máquinas que matan de forma permanente. En realidad, permanecen en calma durante la mayor parte de su vida. Pero ocasionalmente, una estrella se aventura demasiado cerca, y es ahí cuando se desencadena el frenesí carnívoro”, explica Ryan Chornock, investigador del centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y coautor del estudio.
Los agujeros negros supermasivos tienen una masa de entre un millón y mil millones la de nuestro Sol, se encuentran en el centro de la mayor parte de las galaxias del Universo y se detectan gracias a la intensa radiación que emiten cuando aspiran el gas situado a su alrededor. Por ello, cuando su entorno es pobre en gas, su radiación es débil. De hecho, es particularmente difícil estudiar los agujeros negros ‘durmientes’ a menos que sean sorprendidos en pleno banquete. Que es precisamente lo que les ha ocurrido a los astrónomos Ryan Chornock y Suvi Gezari, de la Universidad John Hopkins.
Un fenómeno observado en 2010
El 31 de mayo de 2010 detectaron, gracias al telescopio Pan-STARRS 1, en Hawai, un resplandor en el corazón de una galaxia situada a 2.700 millones de años-luz. La luz fue haciéndose progresivamente más intensa, alcanzado su punto culminante el 12 de julio de ese año, antes de ir apagándose paulatinamente.
El agujero negro supermasivo observado tenía una masa tres millones de veces superior a la de nuestro Sol.
“Hemos observado el fin de una estrella y su digestión por parte de un agujero negro en tiempo real”, señala Edo Berger, uno de los astrónomos que ha participado en el estudio.
La estrella devorada por este agujero negro estaba tan cerca de él que las fuerzas generadas por el campo de gravidez de este ‘monstruo cósmico’ la han desmantelado literalmente. El gas que conformaba esta estrella ha sido aspirado por el agujero negro, provocando tal aumento de la temperatura que el fenómeno ha podido ser observado por los astrónomos.
Date- 2nd May 12 Source- http://www.nasa.gov/mission_pages/galex/galex20120502.html
‘This computer simulation shows a star being shredded by the gravity of a massive black hole. Some of the stellar debris falls into the black hole and some of it is ejected into space at high speeds. The areas in white are regions of highest density, with progressively redder colors corresponding to lower-density regions. The blue dot pinpoints the black hole’s location. The elapsed time corresponds to the amount of time it takes for a sun-like star to be ripped apart by a black hole a million times more massive than the sun. (Credit: NASA; S. Gezari, The Johns Hopkins University; and J. Guillochon, University of California, Santa Cruz)’
http://www.nasa.gov/mission_pages/galex/galex20120502.html
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Agujeros negros
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Sobre agujeros negros
Gigantes oscuros con una fuerza tan inmensa que ni la luz puede escapar de ellos.
Con esta sencilla definición uno enseguida comprende que este post habla de agujeros negros, esos objetos que se han convertido en compañeros omnipresentes de todo artículo de divulgación sobre física por mérito propio. Y no es que los físicos tengamos un fetiche con el cuero y nos ponga sobremanera todo lo negro, si no que, debido a sus especiales características, los agujeros negros (AN) son excelentes laboratorios donde poner a prueba el desarrollo de nuevas teorías que busquen unificar la gravedad con el resto de interacciones del Universo. Por esta razón se han escrito miles de libros sobre agujeros negros que, sin embargo, siempre se quedan a medias (al menos los que yo he leído) y nunca cuentan aquello que de verdad tiene miga de los agujeros negros, algunas propiedades que han hecho que nos obsesionemos con ellos desde los años 70, esas cosas que quizás nunca se atrevieron a contarte sobre agujeros negros.
Lo que entra, no sale
Antes de nada, establezcamos algo de sintaxis.
Un agujero negro es, técnicamente, un cuerpo con una masa tan grande que su gravedad superficial no permite escapar ni siquiera la luz, razón por la que los observamos negros y de la que deriva su nombre. Si bien un AN tiene un tamaño definido, no ocurre lo mismo con la masa que genera el campo gravitatorio. Debido a que a partir de cierta distancia de un objeto la luz ya no va a escapar, un agujero negro bien puede ser una esfera de un tamaño u otro, o incluso no tener forma esférica, siempre que cumpla la condición de que su campo gravitatorio sea lo suficientemente intenso como para que a partir de una distancia se cumpla esta condición de velo.
A la “superficie” oscura que vemos a esa distancia, normalmente tomada como el radio efectivo del agujero negro, la denominamos horizonte de sucesos o simplemente horizonte y es la distancia a partir de la cual uno no puede escapar del AN, pues necesitaría moverse a una velocidad mayor que la de la luz para librarse de su atracción gravitatoria. Por ello, lo que entra en un agujero negro, no sale.
1 — Dentro no es lo mismo que fuera
Si bien es verdad que desde nuestra perspectiva sólo podemos observar un agujero negro desde su exterior, las leyes de la física son capaces de predecir qué ocurriría en el interior de uno de estos monstruos siderales.
Cuando uno contempla un AN desde la teoría de la Relatividad General, lo primero que se encuentra es que el horizonte no es un lugar especial desde el punto de vista de la atracción gravitatoria, que ni siquiera tiene que ser especialmente intensa en este lugar ni producir ningún fenómeno particular. Este hecho, unido a la universalidad de las leyes de la física nos indica que nuestra teoría ha de ser válida también en el interior del agujero (al menos en aquellos en los que los efectos cuánticos no son dominantes) y, por tanto, podemos predecir lo que un aguerrido astronauta observaría al cruzar el horizonte de sucesos de un AN…[]
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Sobre agujeros negros
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El CERN confirma una nueva partícula compuesta hallada por el LHC
El experimento CMS observa una nueva partícula en el LHC
El experimento CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN ha confirmado la existencia de una nueva partícula compuesta.
The ≡b*0 particle shows a clear signal (blue) above the background level (red) (Image: CMS)
The Compact Muon Solenoid (CMS) experiment at CERN has submitted a paper for publication describing the first observation of a new particle, an excited beauty baryon called the ≡b*0 (≡b is pronounced “Csai – bee”).
Baryons are subatomic particles whose mass is equal to or greater than that of a proton. The Standard Model of particle physics predicts the existence of ≡b baryons in charged, neutral or excited states. Though charged and neutral ≡b baryons have been seen in detectors before, this is the first time the an excited ?b beauty baryon has been observed. CMS measured the mass of the new particle to be 5945.0 ± 2.8 MeV.
CMS physicists found the ≡b*0 signal in a sample of about 530 trillion proton—proton collisions (an integrated luminosity of 5.3 inverse femtobarns) which were delivered by the Large Hadron Collider (LHC) operating at a centre-of-mass energy of 7 TeV in 2011.
The ≡b*0 adds to a growing list of discoveries at CERN in recent months. In December the ATLAS experiment announced the observation of a new “quarkonium state” containing a beauty quark bound with its antiquark, and in November the LHCb experiment reported a new effect in the decays of particles containing a charm quark (or antiquark).
With the LHC now running at 4TeV per beam, the collision number is set to increase, which enhances the machine’s discovery potential considerably, and opens up new possibilities for searches for new and heavier particles.
Find out more
http://public.web.cern.ch/public/
Tras analizar los datos de colisiones a 7 TeV durante 2011, unos 5,3 femtobarn inversos, CMS ha descubierto con una significación estadística de 5 sigmas una nueva partícula, un barión llamado Xi_b*^0. Los bariones son partículas compuestas por tres quarks, como el protón y el neutrón. Los quarks que componen esta nueva partícula son un quark up, un strange y un bottom.
El Xi_b*^0 es inestable y se desintegra inmediatamente, en el mismo punto de interacción de los protones que chocan. Esto quiere decir que no se puede observar directamente, sino que hay que reconstruir la cadena de desintegraciones desde los productos finales.
Según explica Ernest Aguiló, postdoc en la Universidad de Zürich y responsable del análisis, la cadena de desintegraciones del Xi_b*^0 es muy larga, con 4 estados intermedios. Lo que ha detectado son las trazas que provienen de los productos finales, y de ahí, paso a paso, se logró identificar el estado inicial.
De entre los miles de millones de colisiones registradas por CMS en 2011 se han encontrado solo 18 colisiones en que esta partícula se ha producido. Esto da una idea de la complejidad de los análisis de física realizados con la ingente cantidad de datos obtenida en el LHC.
Ernest Aguiló se doctoró en la Universidad de Barcelona trabajando en el experimento LHCb. Posteriormente estuvo de postdoc en DZero, uno de los dos experimentos de Tevatron (el acelerador de partículas estadounidense que dejó de funcionar el año pasado), donde participó en el descubrimiento del quark single top. Actualmente trabaja para la Universidad de Zürich en el experimento CMS.
Enlaces:
- Enlace al artículo en arXiv
- Información sobre la observación de Xi_b*^0 en la web de CMS
- Descarga la imagen, una de las 18 colisiones que muestra el barión Xi_b*^0 (jpg)
Download:
Figure 1. Display of a typical event showing the reconstructed decay products of the expected signal.
Figure 2. schematic diagram of the decay chain explored in this analysis.
Figure 3. Invariant mass of the J/psi Xi- pairs showing a clear Xi_b signal
Figure 4. Q mass-difference plot showing a clear signal for a new b baryon.
The CMS experiment has submitted a paper for publication describing the first observation of a new, excited beauty baryon known as the ?*b0, with a statistical significance of more than 5 standard deviations (5?) above the expected background. The mass is measured to be 5945.0 ± 2.8 MeV.
The observation was made in a data sample of proton—proton collisions delivered in 2011 by CERN’s Large Hadron Collider (LHC) operating at a centre-of-mass energy of 7 TeV. The sample corresponds to an integrated luminosity of 5.3 fb-1[1].
Expectations of the Standard Model of Particle Physics
The well-established quark model predicts the existence of so-called ≡b baryons containing one beauty (b) quark, one strange (s) quark, and either an up (u) quark, which results in a neutral ?b0 baryon, or a down (d) quark, which results in a charged ?b- baryon. These may exist with various values of the quantum numbers for angular momentum (J) and parity (P). The ground-state, lowest-mass ?b baryons — both charged and neutral — have been previously observed.
None of the predicted excited states have ever been seen, including the ?*b0 state (with JP=3/2+), which is expected to break up rapidly in a cascade of decays to lower mass particles…[]
http://cms.web.cern.ch/news/observation-new-xib0-beauty-particle
http://news.stanford.edu/news/2004/july21/femtobarn-721.html
http://cms.web.cern.ch/news/should-you-get-excited-your-data-let-look-el…
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Un cúmulo dentro de otro cúmulo
En esta nueva imagen, obtenida por el Wide Field Imager (instalado en el telescopio de 2,2 metros MPG/ESO, en el Observatorio de La Silla, en Chile), puede verse el cúmulo estelar NGC 6604. A menudo pierde protagonismo debido a su vecina, más prominente: la Nebulosa del Águila (también conocida como Messier 16), que se encuentra relativamente cerca. Pero en los márgenes de esta imagen, que sitúa al cúmulo estelar en un paisaje rodeado de nubes de gas y polvo, puede apreciarse cuán hermoso es este objeto.
The 2.2m telescope at La Silla has been in operation since early 1984 and is on indefinite loan to ESO from the Max Planck Gesellschaft. Operation and maintenance of the telescope is the responsibility of ESO. The telescope (which is a fork mounted Ritchey-Chretien) was built by Zeiss and has been in use at La Silla since 1984. It is equipped with WFI, FEROS and GROND.
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Mas sobre la Materia Oscura Dark Matter Dark Energy
Un polémico estudia basado en el movimiento de estrellas relativamente cercanas apunta a que la materia oscura no está presente en nuestra galaxia.
El problema de la materia oscura parece que sólo da quebraderos de cabeza. Cuando parece que las piezas pueden encajar, finalmente hay alguna que no lo hace.
La materia oscura es un componente principal de la Cosmología y Astrofísica. En el primer caso los modelos cosmológicos de evolución galáctica están basados en esta materia oscura que no emite ni bloquea luz. Como se supone que constituye el 85% de la materia total los modelos se basan en esta materia y su agregación produce grumos sobre los que se acumula la materia ordinaria que finalmente dan lugar a las galaxias. Digamos que la materia oscura sirve de andamiaje a la materia ordinaria para que forme galaxias y estrellas. El modelo estándar cosmológico que usa esta idea es capaz de reproducir en simulaciones computacionales el tipo de estructura a gran escala del Universo que vemos.
Toda galaxia parece tener un halo de materia oscura que es invisible a nuestros instrumentos, pero que se puede inferir mediante ciertas mediciones. La manera tradicional de inferir la presencia de materia oscura es ver su efecto gravitatorio. Las galaxias espirales giran sobre si mismas. Las estrellas que las componen orbitan alrededor del centro galáctico con una velocidad que depende de la distancia. Esto se puede medir fácilmente y se comprueba que la velocidad de giro no se corresponde con la que habría si sólo existiera la materia que se ve, pero si se correspondería si además hubiese una materia que no vemos.
Otra manera de inferir la presencia de materia oscura es observar fenómenos de lente gravitatoria en cúmulos galácticos lejanos. Esto también permite inferir una masa mayor que la masa correspondiente a la materia que se ve.
Lo malo de la materia oscura es que todavía no se han encontrado pruebas directas irrefutables que indiquen la existencia de las partículas que la componen.
Bajo esta situación es cuando sale un trabajo de astrofísicos del ESO. Han estudiado el movimiento de 400 estrellas situadas hasta a una distancia de 13.000 años luz de nosotros por encima del plano galáctico y en un cono de 15 grados. Esto les ha permitido calcular las influencias a gravitatorias a las que están sometidas. Es un volumen cuatro veces mayor que el estudiado hasta el momento en este tipo de investigación.
El estudio les ha posibilitado inferir la presencia de materia oscura, pues lo modelos predicen que debe haber materia oscura en esta zona de la Vía Láctea. Para hacernos una idea de la distancia mencionemos que estamos a 27.000 años luz del centro galáctico.
En este estudio se considera a las estrellas estudiadas como si fueran “átomos” atrapados en el pozo gravitatorio de la galaxia. Midiendo sus velocidades en las tres dimensiones del espacio se puede deducir la forma pozo y la cantidad de masa, tanto ordinaria como oscura. Restando la masa que vemos nos quedaría la oscura.
Pues bien, resulta que no han encontrado pruebas de la existencia de dicha materia oscura. No es que no se sepa de qué está hecha, es que no parece que exista, al menos en esa parte de la galaxia y según este estudio. No es fácil explicar la presencia de dicha materia en todas esas partes antes mencionadas y no en nuestra galaxia.
La masa que infieren del movimiento de estas estrellas se puede explicar con la presencia de la materia ordinaria que vemos.
Pero los modelos de formación y rotación galáctica indican que nuestra galaxia debe tener un halo de materia oscura. Incluso se puede predecir la forma de dicho halo y predicen que debe haber dicha materia en la región en la que se encuentra el Sistema Solar. Sólo formas del halo muy improbables podrían explicar la ausencia de materia oscura en nuestro vecindario. Una posibilidad es que la materia oscura de nuestra galaxia forme un halo en forma de cigarro puro que atraviese su centro y no sea una esfera que la envuelva.
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