Tag Archives: Universo

Arranca el proyecto para construir el mayor observatorio de axiones del mundo

Tras el descubrimiento del bosón de Higgs en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), se busca nueva frontera para la física de partículas. La materia oscura, una forma desconocida de materia que compone el 25% del Universo pero que aún no ha sido detectada, aparece como uno de los mayores retos. Hay múltiples experimentos persiguiéndola, cada uno basado en diversas teorías sobre su naturaleza, pero hasta ahora no hay señales inequívocas.

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Diseño conceptual del telescopio de axiones IAXO. Imagen: IAXO Collaboration.

Ante la falta de pistas de partículas 'pesadas' que la conformen, algunos científicos apuntan al axión, partícula más ligera que vendría a resolver además uno de los problemas del Modelo Estándar. Para detectarlo, una colaboración internacional entre los que se encuentran físicos españoles ha propuesto al CERN la construcción de IAXO, el Observatorio Internacional de Axiones. Los comités del laboratorio europeo de física de partículas han reconocido los objetivos del proyecto, que ahora entra en su fase decisiva: el diseño del instrumento.
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Desenmascaran agujeros negros pequeños, pero voraces

La revista Nature publica mañana un artículo que aclara el misterio de las fuentes ultraluminosas en rayos X

Hace tres décadas, uno de los primeros telescopios espaciales capaces de captar rayos X en el espacio detectó un tipo de objeto desconocido: brillaba en rayos X más que cualquier estrella, pero mucho menos que otras fuentes identificadas, como los núcleos de galaxias activas. Con no mucha originalidad se bautizó a estos nuevos objetos fuentes X ultraluminosas o ULX. Y aún no está claro lo que son. Ahora, un grupo en el que participa un investigador postdoctoral del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y de la Universidad de La Laguna (ULL), Fabien Grisé, ha logrado descifrar este misterio y lo publica mañana en la revista Nature. Resulta que lo que hace brillar tanto a la fuente ULX mejor estudiada no es, como muchos esperaban, uno de los muy buscados agujeros negros de masa intermedia.

La fuente ultraluminosa observada, llamada ULX P13, sí que alberga un agujero negro, pero uno de tipo estelar, pequeño, de menos de 15 masas solares. ¿Cómo explicar entonces su brillo en rayos X, muy superior al que generaría cualquier agujero negro estelar conocido? Con una característica especial: el agujero negro de P13 come con una avidez mayor de lo habitual.
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Sobre BICEP2 y PLANCK: ¿Proceden los modos-B del polvo galáctico?

Los últimos datos publicados por el equipo de la misión Planck indican que parte o toda de la señal de los modos de polarización observados por BICEP2 tendrían su origen en el polvo galáctico y no tendría un origen cosmológico.

Presencia de polvo en el cielo según la misión Planck. El recuadro de la derecha incida la región observada por BICEP2. Fuente: Misión Planck.

Presencia de polvo en el cielo según la misión Planck. El recuadro de la derecha incida la región observada por BICEP2. Fuente: Misión Planck.

 El anuncio de la primera evidencia sobre la inflación cósmica y las ondas gravitatorias cuánticas que surgieron tras el Big Bang ha sido valorada por los científicos como uno de los grandes descubrimientos del siglo, un hallazgo extraordinario equiparable al del famoso bosón de Higgs.  Sinc ha hablado con algunos de estos expertos para entender mejor el alcance del descubrimiento y saber cuándo se podría confirmar. Todas las miradas están puestas en los resultados del satélite Planck. Licencia : Creative Commons


El anuncio de la primera evidencia sobre la inflación cósmica y las ondas gravitatorias cuánticas que surgieron tras el Big Bang ha sido valorada por los científicos como uno de los grandes descubrimientos del siglo, un hallazgo extraordinario equiparable al del famoso bosón de Higgs. Sinc ha hablado con algunos de estos expertos para entender mejor el alcance del descubrimiento y saber cuándo se podría confirmar. Todas las miradas están puestas en los resultados del satélite Planck.
Licencia : Creative Commons

En marzo pasado se anunció la detección de modos-B de polarización cosmológicos en el fondo cósmico de microondas por parte del equipo de BICEP2 (ver referencias al final). Era la primera prueba de la presencia de ondas gravitatorias generadas por la inflación cósmica que se dio al comienzo del Big Bang.
El resultado estaba respaldado por 7 sigmas de significación estadística, 2 por encima de lo necesario para calificarse como descubrimiento. Parecía que estos y los chicos de la inflación estaban a las puertas del premio Nobel.
Sin embargo, en ciencia hay que ser cautos y esperar la confirmación de un resultado por parte de otros experimentos. Esta semana se han publicado datos de la misión Planck que menoscaban los resultados de BICEP2. Al parecer, la región del cielo observada por BICEP2 no está tan libre de polvo galáctico como se creía y parte o todos los modos de polarización observados no serían de origen cosmológico, sino que se producirían en nuestra propia galaxia.
Los investigadores de BICEP2 usaron los datos de polvo galáctico que había en el momento, parte de ellos procedentes precisamente de la misión Planck, para restar el efecto. Además apuntaban a una zona del cielo que estaba bastante libre de ese polvo. Eliminando la contribución de ese polvo (y de la radiación sincrotrón) obtuvieron el resultado que más tarde salió publicado.

History of the Universe http://bicepkeck.org/visuals.html The bottom part of this illustration shows the scale of the universe versus time. Specific events are shown such as the formation of neutral Hydrogen at 380 000 years after the big bang. Prior to this time, the constant interaction between matter (electrons) and light (photons) made the universe opaque. After this time, the photons we now call the CMB started streaming freely. The fluctuations (differences from place to place) in the matter distribution left their imprint on the CMB photons. The density waves appear as temperature and "E-mode" polarization. The gravitational waves leave a characteristic signature in the CMB polarization: the "B-modes". Both density and gravitational waves come from quantum fluctuations which have been magnified by inflation to be present at the time when the CMB photons were emitted. National Science Foundation (NASA, JPL, Keck Foundation, Moore Foundation, related) - Funded BICEP2 Program http://bicepkeck.org/faq.html Date 18 March 2014, 12:25:47 Source  http://bicepkeck.org/media/History-of-the-Universe-BICEP2.jpg

History of the Universe
http://bicepkeck.org/visuals.html
The bottom part of this illustration shows the scale of the universe versus time. Specific events are shown such as the formation of neutral Hydrogen at 380 000 years after the big bang. Prior to this time, the constant interaction between matter (electrons) and light (photons) made the universe opaque. After this time, the photons we now call the CMB started streaming freely. The fluctuations (differences from place to place) in the matter distribution left their imprint on the CMB photons. The density waves appear as temperature and "E-mode" polarization. The gravitational waves leave a characteristic signature in the CMB polarization: the "B-modes". Both density and gravitational waves come from quantum fluctuations which have been magnified by inflation to be present at the time when the CMB photons were emitted.
National Science Foundation (NASA, JPL, Keck Foundation, Moore Foundation, related) - Funded BICEP2 Program
http://bicepkeck.org/faq.html
Date 18 March 2014, 12:25:47
Source http://bicepkeck.org/media/History-of-the-Universe-BICEP2.jpg

Sin embargo, al parecer, hay más polvo del que se asumió. La señal del polvo galáctico es simplemente más significativa y más complicada de lo que los cosmólogos creían. Aún no se sabe si la señal observada procede del polvo en un 50%, en un 75% o en un 100%. Si fiera un 50% la señal cosmológica sólo se mantendría con 3 sigmas de significación estadística.

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Matemáticamente no hay agujeros negros

Mediante la fusión de dos teorías aparentemente contradictorias, la investigadora Laura Mersini-Houghton ha demostrado matemáticamente que los agujeros negros no pueden llegar a existir.

El trabajo no sólo obliga a los científicos a reimaginar el tejido del espacio-tiempo, sino también a repensar los orígenes del Universo.

"Todavía estoy en shock", ha reconocido Mersini-Houghton, del Colegio de las Artes y las Ciencias de la UNC-Chapel Hill. "Hemos estado estudiando este problema durante más de 50 años y esta solución nos da mucho que pensar", ha señalado en un comunicado de esta universidad.

Durante décadas, se ha creído que los agujeros negros se forman cuando una estrella masiva colapsa bajo su propia gravedad en un único punto en el espacio. A su alrededor se forma una membrana invisible, conocida como el 'horizonte de sucesos'. Cualquier el objeto que la sobrepase es engullido y no podrá dar marcha atrás en su camino. Es el punto en el que la atracción gravitacional de un agujero negro es tan fuerte que nada puede escapar de él.

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Laniakea, nuestro supercúmulo galáctico

Definen los contornos del supercúmulo al que pertenece la Vía Láctea y se le da nombre.

El conocimiento que tenemos sobre el Universo está condicionado porque nosotros, como observadores, ocupamos una posición fija en el mismo. No podemos salir de nuestra galaxia para saber cómo es esta por fuera, por lo que conocemos mejor otras galaxias que la Vía Láctea.
Para otras estructuras locales ocurre lo mismo. Además, no podemos ver a través del disco de gas y polvo de nuestra propia galaxia y encima toda vista que tenemos del Cosmos es plana, sin profundidad. Si queremos saber la profundidad, o distancia a nosotros, tenemos que recurrir al corrimiento al rojo entre otras técnicas.
Ahora, unos astrónomos han determinado que la Vía Láctea forma parte de un gigantesco supercúmulo de galaxias al que han llamado Laniakea, que significa “cielo inmenso” en hawaiano. El nombre es en honor de los navegantes polinesios que, gracias al conocimiento que tenían del cielo nocturno, navegaron a lo largo de la inmensidad del Océano Pacífico.
Este descubrimiento clarifica los bordes de nuestro vecindario galáctico y establece relaciones previamente desconocidas entre varios cúmulos de galaxias en el universo local. Por tanto, se puede decir que con esto se han establecido los contornos del supercúmulo de galaxias al que podemos denominar “nuestro hogar”.

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DOS ESTRELLAS DE NEUTRONES CONTRAPUESTAS

Las estrellas masivas ponen fin a sus días explotando como supernovas y liberando una gran cantidad de materia y energía. Todo lo que queda de ellas es un pequeño remanente extremadamente denso: una estrella de neutrones o un agujero negro.

Title Magnetar discovered close to supernova remnant Kesteven 79 Released 01/09/2014 9:54 am Copyright ESA/XMM-Newton/ Ping Zhou, Nanjing University, China Description Massive stars end their life with a bang, exploding as supernovas and releasing massive amounts of energy and matter. What remains of the star is a small and extremely dense remnant: a neutron star or a black hole. Neutron stars come in several flavours, depending on properties such as their ages, the strength of the magnetic field concealed beneath their surface, or the presence of other stars nearby. Some of the energetic processes taking place around neutron stars can be explored with X-ray telescopes, like ESA's XMM-Newton. This image depicts two very different neutron stars that were observed in the same patch of the sky with XMM-Newton. The green and pink bubble dominating the image is Kesteven 79, the remnant of a supernova explosion located about 23,000 light-years away from us. From the properties of the hot gas in Kesteven 79 and from its size, astronomers estimate that it is between 5000 and 7000 years old. Taking account of the time needed for light to travel to Earth, this means that the supernova that created it must have exploded almost 30,000 years ago. The explosion left behind a  a young neutron star with a weak magnetic field, which can be seen as the blue spot at the centre of Kesteven 79. Beneath it, a blue splotch indicates an entirely different beast: a neutron star boasting an extremely strong magnetic field, known as a magnetar. Astronomers discovered this magnetar, named 3XMM J185246.6+003317, in 2013 by looking at images that had been taken in 2008 and 2009. After the discovery, they looked at previous images of the same patch of the sky, taken before 2008, but did not find any trace of the magnetar. This suggests that the detection corresponded to an outburst of X-rays released by the magnetar, likely caused by a dramatic change in the structure of its magnetic field. While the neutron star in the supernova remnant is relatively young, the magnetar is likely a million years old; the age difference means that it is very unlikely that the magnetar arose from the explosion that created Kesteven 79, but must have formed much earlier. This false-colour image is a composite of 15 observations performed between 2004 and 2009 with the EPIC MOS camera on board XMM-Newton. The image combines data collected at energies from 0.3 to 1.2 keV (shown in red), 1.2 to 2 keV (shown in green) and 2 to 7 keV (shown in blue).

Title Magnetar discovered close to supernova remnant Kesteven 79
Released 01/09/2014 9:54 am
Copyright ESA/XMM-Newton/ Ping Zhou, Nanjing University, China
Description
Massive stars end their life with a bang, exploding as supernovas and releasing massive amounts of energy and matter. What remains of the star is a small and extremely dense remnant: a neutron star or a black hole.
Neutron stars come in several flavours, depending on properties such as their ages, the strength of the magnetic field concealed beneath their surface, or the presence of other stars nearby. Some of the energetic processes taking place around neutron stars can be explored with X-ray telescopes, like ESA's XMM-Newton.
This image depicts two very different neutron stars that were observed in the same patch of the sky with XMM-Newton. The green and pink bubble dominating the image is Kesteven 79, the remnant of a supernova explosion located about 23,000 light-years away from us.
From the properties of the hot gas in Kesteven 79 and from its size, astronomers estimate that it is between 5000 and 7000 years old. Taking account of the time needed for light to travel to Earth, this means that the supernova that created it must have exploded almost 30,000 years ago. The explosion left behind a a young neutron star with a weak magnetic field, which can be seen as the blue spot at the centre of Kesteven 79.
Beneath it, a blue splotch indicates an entirely different beast: a neutron star boasting an extremely strong magnetic field, known as a magnetar. Astronomers discovered this magnetar, named 3XMM J185246.6+003317, in 2013 by looking at images that had been taken in 2008 and 2009. After the discovery, they looked at previous images of the same patch of the sky, taken before 2008, but did not find any trace of the magnetar. This suggests that the detection corresponded to an outburst of X-rays released by the magnetar, likely caused by a dramatic change in the structure of its magnetic field.
While the neutron star in the supernova remnant is relatively young, the magnetar is likely a million years old; the age difference means that it is very unlikely that the magnetar arose from the explosion that created Kesteven 79, but must have formed much earlier.
This false-colour image is a composite of 15 observations performed between 2004 and 2009 with the EPIC MOS camera on board XMM-Newton. The image combines data collected at energies from 0.3 to 1.2 keV (shown in red), 1.2 to 2 keV (shown in green) and 2 to 7 keV (shown in blue).

Las estrellas de neutrones se presentan de diversas formas, en función de su edad, la intensidad del campo magnético confinado bajo su superficie o la presencia de otras estrellas en sus alrededores. Los telescopios de rayos X, como XMM-Newton, pueden estudiar los procesos energéticos que tienen lugar en el entorno de las estrellas de neutrones.

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Las supernovas de tipo Ia proceden de la explosión de una enana blanca acompañada de una estrella gemela

De generalizarse estas conclusiones, las supernovas de tipo Ia podrían no servir como "candelas estándar" para medir distancias astronómicas

Las supernovas de tipo Ia tienen lugar cuando una enana blanca, el "cadáver" de una estrella similar al Sol, absorbe material de una estrella compañera y alcanza una masa crítica, equivalente a 1,4 masas solares, lo que desencadena una explosión cuya luminosidad será, dado su origen, similar en casi todos los casos. Esta uniformidad convirtió a las supernovas de tipo Ia en los objetos idóneos para medir distancias en el universo, pero el estudio de la supernova 2014J sugiere que podría haber diferentes caminos para que se produzcan este tipo de explosiones, lo que pone en cuestión su uso como "candelas estándar".

"Si hay distintos orígenes también habrá variaciones en brillo. Hasta ahora habíamos corregido empíricamente las diferencias de brillo, lo que permitió descubrir la expansión acelerada del universo. Sin embargo, para hacer cosmología de precisión probablemente necesitemos identificar el origen de cada supernova Ia, y aún no hemos llegado a ese nivel de comprensión”, señala Miguel Ángel Pérez Torres, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que encabeza el estudio.

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Al modelo predominante hasta ahora, formado por una enana blanca y una estrella normal, se suma otro que plantea la fusión de dos enanas blancas, un escenario que no implica la existencia de un límite máximo de masa y, por tanto, no producirá necesariamente explosiones con la misma luminosidad.

SN 2014J, UNA SUPERNOVA MUY CERCANA

Los resultados derivan del estudio de la supernova 2014J, situada a 11,4 millones de años luz de la Tierra, mediante las redes de radiotelescopios EVN y eMERLIN. “Se trata de un fenómeno que se produce con muy poca frecuencia en el universo local. 2014J es la supernova tipo Ia más cercana a nosotros desde 1986, cuando los telescopios eran mucho menos sensibles, y puede que la única que podamos observar tan cerca de nosotros en los próximos ciento cincuenta años”, apunta Pérez Torres (IAA-CSIC).

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La observación en radio permite desvelar qué sistema estelar se halla tras una supernova de tipo Ia. Por ejemplo, si la explosión procede de una enana blanca absorbiendo gas de una estrella compañera, se espera que haya una gran cantidad de gas en el entorno; al producirse la explosión, el material expulsado por la supernova chocará con ese gas y producirá intensa emisión en rayos X y radio. Por el contrario, una pareja de enanas blancas no generará esa envoltura gaseosa y, por tanto, no habrá emisión en rayos X y radio.

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