El "problema" de una estrella más vieja que el universo

Aparecido originalmente en Astrofísica con sal y  pimienta.

Un grupo de astrónomos, usando datos del telescopio espacial Hubble, ha determinado la edad de la que es la estrella más vieja cuya edad puede medirse con precisición. El resultado ha sido que la edad de la estrella  es de 14,500 +- 800 millones de años, mayor que la estimación de la edad del universo , unos 13,800 millones de años.

La estrella en cuestión (HD 140283), o también llamada "estrella Matusalén", se encuentra a una distancia de 190,1 años luz en la constelación de Libra, distancia medida con precisión mediante la técnica de paralaje, encontrándose en fase de gigante roja. Es conocida por los astrónomos desde hace más de un siglo debido a su gran velocidad propia a través del cielo comparada con las estrellas de su entorno, de unos 360 km/s con respecto a las demás componentes del disco galáctico. Su gran velocidad hace que en un tiempo de unos 1,500 años recorra desde nuestra perspectiva un tamaño angular como la luna llena, es decir, unos 0,13 milisegundos de arco por hora, o lo que es lo mismo, podríamos ver su movimiento realizado observaciones en un rango de tiempo de algunas horas. Esto hace indicar que esta estrella no es una componente del disco de la galaxia, donde se encuentra en la actualidad, sino que es una estrella visitante de nuestra vecindad en su movimiento atravesando el disco de la galaxia. Es por tanto una estrella perteneciente a la componente del halo que rodea nuestra Vía Láctea.

Esta hipótesis fue refutada en loa años 50 cuando los astrónomos tuvieron la capacidad de poder medir la componente de metalicidad de la estrella. Comparándola con su entorno, se observó que su metalicidad es 250 veces menor que las estrellas componentes del disco. Esto se debe a que el halo es una estructura primitiva de formación galáctica en la que las estrellas componentes tienen una edad muy alta. Debido a que se formaron en un universo tan joven, el entorno por entonces estaba muy poco "contaminado" con los desechos producto de la nucleosíntesis de otras estrellas, pues la única forma de producir elemento más pesados que el Helio es mediante fusión estelar (los astrofísicos llaman metal a todo lo que no sea Hidrógeno ni Helio).

Estudios allá por el año 2000 dataron la edad de la estrella en 16,000 millones de años, edad aún mayor de la calculada en este estudio. El error cometido por entonces era mucho mayor (de unos 2000 millones de años), por lo que la amplia horquilla de edad dejaba este dato abierto. Sin embargo gracias a las observaciones realizadas por el telescopio espacial Hubble han permitido acotar sustancialmente el rango de error hasta los 800 millones de años. Además en el nuevo estudio se han utilizado los parámetros más recientes en teorías de nucleosíntesis, abundancias químicas y estructura interna.

Sin embargo existen algunas cuestiones que podrían aclarar la extrema edad de esta estrella. Nuevos modelos sobre la difusión de Helio en el núcleo indican que la penetración del mismo podría ser mayor de la que se piensa, lo que provocaría un menor ritmo de combustión. también la relación Oxígeno-Hierro en esta estrella es anómalamente grande, por lo que se cree que futuras observaciones que puedan determinar con mayor grado de precisión la abundancia de Oxígeno podrían reducir nuevamente la estimación de la edad de la estrella.

A pesar de eso, tomando en conjunto todos los datos disponibles, la conclusión es que la estealla tiene una edad de 14,500 +- 800 millones de años, mayor que la edad del universo. Esto está en claro confrontamiento con los modelos cosmológicos que sitúan el inverso de la la constante de Hubble en 13,800 millones de años, lo que nos lleva a la conclusión de que uno de los dos modelos (cosmológico y estelar) debe estar mal parametrizado.

Referencia: HD 140283: A Star in the Solar Neighborhood that Formed Shortly After the Big Bang. 13 Feb 2013. Howard E. Bond, Edmund P. Nelan, Don A. VanderBerg, Gail H. Schaefer, Dianne Harmer.

Artículo original: arxiv:1302.3180

Descubierto sistema de cuásares triple

Aparecido originalmente en Calar Alto y Astrofísica con sal y pimienta.

Un sistema triple de cuásares, llamado QQQ J1519+0627, ha sido descubierto utilizando datos combinados del SDSS (Sloan Digital Sky Survey), el New Technology Telescope de la ESO en el observatorio de la Silla en Chile y del Observatorio de Calar Alto en España.

Los cuásares son los objetos más energéticos del universo. Pertenecen a la categoría más amplia de los núcleos activos de galaxias. En un cuásar, el agujero negro supermasivo situado en el centro de una galaxia engulle material del entorno y, en el proceso, libera cantidades colosales de energía que hacen que estos monstruos sean visibles desde distancias cosmológicas.

Mirar lejos en la distancia implica observar el pasado remoto, porque la luz que procede de estos objetos ha necesitado mucho tiempo para alcanzarnos. Así, al estudiar cuásares remotos se sondean las condiciones y procesos que regían en el universo antiguo. La astrofísica moderna considera que la coalescencia e interacción supuso un mecanismo crucial para la formación de las galaxias. No todas las galaxias remotas ostentan un núcleo activo, pero si se hallaran tres de tales objetos físicamente diferenciados, supondría un apoyo observacional clave para este guion evolutivo. El análisis de tales procesos aclararía los mecanismos que regulan la actividad de los cuásares y la co-evolución de los agujeros negros supermasivos dentro de sus galaxias huésped.

Se acaba de descubrir un sistema físico de tres cuásares, QQQ J1519+0627, el segundo de este tipo hasta la fecha. El hallazgo se ha producido en el curso de una búsqueda sistemática en pos de este tipo de grupos. En palabras de Emanuele Farina, responsable de esta investigación:«Estimamos que estos sistemas son extremadamente raros si tienen que deberse a una simple superposición accidental».En efecto, habría que multiplicar por más de mil el número de cuásares confirmados hasta ahora para que hubiera alguna probabilidad razonable de que se produjera solo una de estas alineaciones al azar. Farina afirma que“we estimate that the probability to find a random group of three quasars is one out of one billion.”«se estima que la probabilidad de encontrar una agrupación aleatoria de tres cuásares es de una entre mil millones». Por lo tanto, los componentes de los cuásares triples tienen que poseer un vínculo físico de algún tipo.

Pero ese vínculo podría deberse al efecto relativista conocido como lente gravitatoria. Es bien sabido que un objeto muy masivo, como una galaxia muy grande o un cúmulo de galaxias, se puede comportar como una especie de lente que curva, amplifica y a veces incluso replica las imágenes de objetos de fondo más lejanos y débiles. El equipo de investigación ha considerado esta posibilidad muy seriamente y concluye: «Gracias a la profundidad de nuestras observaciones podemos descartar la lente gravitatoria como explicación para estos sistemas y concluimos que QQQ J1519+0627 no corresponde a este tipo de fenómeno».

La única interpretación compatible con los datos es, al final, que las componentes de este cuásar triple son los núcleos activos de tres galaxias antiguas y lejanas cazadas en plena interacción, quizá en trance de coalescencia, a una distancia de unos 9300 millones de años-luz. El estudio a fondo de este caso, así como de otros que pudieran resultar cuando avance este proyecto de investigación, será muy útil para comprender cómo se activa la actividad en los núcleos de las galaxias que interaccionan, para delimitar la dinámica de tales sistemas y para caracterizar su entorno, así como los procesos que condujeron a la formación de galaxias masivas hace miles de millones de años.

El estudio, efectuado por Emanuele Farina, Carmen Montuori, Roberto Decarli y Michele Fumagalli, ha sido posible combinando datos procedentes del Sondeo Digital del Cielo Sloan (Sloan Digital Sky Survey, SDSS), del Telescopio de Nueva Tecnología (New Technology Telescope) de ESO en La Silla (Chile) y de la cámara infrarroja Omega 2000 acoplada al reflector Zeiss de 3.5 m del Observatorio de Calar Alto, que sin duda seguirá disponible en el futuro inmediato para aportar más y mejores datos a este programa de investigación.

Imágenes:

Campo de visión de un minuto de arco (el tamaño aparente de una moneda de un euro vista desde una distancia de unos ochenta metros) en torno al cuásar triple QQQ J1519+0627, captado en luz infrarroja desde Calar Alto. Los rombos azules señalan las componentes del cuásar. Los cuadrados rojos marcan las trece fuentes identificadas como galaxias, mientras que nueve estrellas aparecen rodeadas por circunferencias verdes.

Imagen en color del cuásar triple, combinada a partir de tomas en las bandas H y z obtenidas con Omega 2000, y con datos del SDSS en la banda r. La parte derecha identifica las tres componentes del cuásar triple QQQ J1519+0627 (con este código de colores aparecen como objetos azules).

Referencias: Caught in the Act : Discovery of a Physical Quasar Triplet. E.P. Farina, C. Montuori, R. Dacarli, M. Fumagalli. 4Feb 2013

Artículo original: arxiv:1302.0849

Cielo Azul y Estrellas Rojas

¿Nos hemos preguntado alguna vez por qué el cielo es azúl? Seguro que sí. La respuesta es la misma causa que provoca que los objetos que observamos por nuestros telescopios se vean enrojecidos: La dispersión Rayleigh.

Aquí una explicación muy clarita de por qué el cielo es azul y vemos las estrellas más rojas de lo que son. Para los que empezáis a mirar para arriba.

Saludos.

Estabilidad del Sistema Solar

¿Es nuestro sistema Solar estable?¿Permaneceremos en nuestras órbitas per saeula saeculorum?¿Saldremos despedidos del entorno planetario y nos convertiremos en uno de esos exoplanetas que descubrirán desde otro sistema solar lejano?.

Estas cuestiones nos han abordado desde que se plantea el estudio de las órbitas de los planetas. En todos los estudios mecánicos se empieza tratando con el problema de dos cuerpos orbitando. Este problema se reduce a un único cuerpo y se obtienen unas ecuaciones muy concretas cuyas soluciones son las órbitas. Además esas soluciones varían muy poquito si las condiciones iniciales varían ligeramente.

¿Pero qué pasa cuando se incluye un tercer cuerpo o varios más? Pues que la cosa cambia, pequeñas variaciones en las condiciones iniciales dan órbitas muy divergentes y se añade mucha inestabilidad al sistema.

 

En este enlace viene muy bien explicado. Se repasa el problema de los dos cuerpos y el de más de dos cuerpos y se habla de una simulación real de que podría pasarle al Sistema Solar en el futuro. SPOILER. Podemos estar tranquilos, que nadie venda sus propiedades ni saque el dinero de los bancos, no es el apocalipsis.

Que disfrutéis de este ameno y didáctico enlace.

Saludos.

Albireo entra a formar parte de la Federación de asociaciones astronómicas Cielo de Comellas

El pasado día 22 de febrero de 2013 la Agrupación Astronómica Albireo ha decidido en asamblea adherirse a la Federación de asociaciones astronómicas Cielo de Comellas.

Esperamos poder contribuir con nuestra experiencia, ganas y entusiasmo al desarrollo y difusión de la Astronomía, colaborando con las actividades que las demás asociaciones compañeras organicen y la Federación coordine o proponga.

Agradecemos la bienvenida y acogida recibidas por parte de la directiva de la Federación y del resto de compañeros miembros y deseamos poder ser de utilidad para todos.

Simplemente recordar que podéis poneros en contacto con nosotros a través de este blog, de nuestra lista de correos, de nuestro twitter (@AAlbireo) o simplemente visitándonos en nuestra sede oficial: El parque del Alamillo. En la cabecera del blog tenéis los enlaces. 

Saludos a todos.

El calentamiento de marea encoje la zona de goldilocks

Aparecido en Nature News

Un factor pasado por alto sugiere un número menor de planetas habitables de lo que se pensaba.

Un efecto de calentamiento previamente poco considerado podrían reducir las estimaciones de la zona habitable de la más numerosa clase de estrellas de la Vía Láctea -M o enanas rojas- a la mitad, dice Rory Barnes, un astrobiólogo de la Universidad de Washington en Seattle. El factor -calentamiento gravitacional a través de mareas gravitatorias- sugiere un zoológico de planetas antes no soñados, en los cuales el calentamiento de marea es la mayor fuente de calor interno. Barnes presentó el trabajo en el encuentro de la Division on Dynamical de la Amerian Astronomical Society en Timberline Lodge, Oregon.

La zona habitable es la región orbital lo suficientemente próxima a una estrella para que un planeta tenga agua líquida, pero no tan cerca como para que todo el agua se evapore. Para nuestro sol, la zona se extiende aproximadamente desde el borde más interno de la órbita de Marte hasta el borde más externo de la órbita de Venus. Para estrellas más pequeñas y frías, como las enanas de tipo M, la zona puede ser considerablemente más próxima a la estrella que la órbita de Mercurio. Y debido a que los planetas cercanos son más fáciles de divisar que los más distantes, ese tipo de estrellas han sido el principal objetivo para los cazadores de planetas que buscan mundos tipo Tierra.

Hay solo un problema en encontrar planetas habitables alrededor de esas estrellas, dice Barnes. Debido a que las fuerzas de marea varían dramáticamente con la distancia entre un planeta y su estrella, las órbitas más cercanas también experimentan unas fuerzas de marea mucho mayores.

Ya que los planetas no tienen órbitas perfectamente circulares, estas fuerzas de marea causan que los planetas se tensionen o relajen cada vez que se mueven más cerca o más lejos de su estrella; amasando su interior par producir cantidades masivas de calor por fricción. Un calor considerable se puede producir, añade Barnes, incluso con someras desviaciones de una órbita circular. Y, apunta Barnes, otros factores -como el ritmo de rotación de los planetas y la inclinación de sus ejes- también pueden influir en la producción de calor.

Un proceso de marea similar hace que la luna Io de Júpiter sea el cuerpo más volcánico del sistema solar. "Estoy escalando el sistema Io-Júpiter en un factor superior a 1000 en masa", dijo Barnes en el encuentro. "Es el mismo proceso en asteroides".

Efectos calientes

Barnes añade que este proceso también puede cambiar la órbita del planeta, haciéndola más circular. Esto reduciría la cantidad de calor que se generaría. Pero incluso si un planeta girara en una órbita casi circular, dice Barnes, sus cálculos muestran que fácilmente podría tener ya suficiente calentamiento interior como para perder toda su agua en el espacio. "Planetas terrestres pueden estar permanentemente esterilizados", dijo.

Ese tipo de planetas podrían también girar en lo que se piensa puede ser la zona habitable, según los cazadores de exoplanetas como los mundos tipo Tierra. "Suena como lo que estábamos buscando" dijo. "Pero, ¿es un gemelo de la Tierra, o un Venus de "zona habitable"?.

Para las enanas rojas más pequeñas, Barnes añade, que el calentamiento de marea podría reducir la zona habitable en aproximadamente el 50% de las actuales estimaciones, pero soles más brillantes tienen  zonas habitables más allá, donde ya no es un factor importante. "A un curato de la masa solar, el efecto desaparece" dice Barnes.

Pero incluso para planetas no "esterilizados" por este proceso, puede haber efectos más importantes. "Esta es una fuente de energía que no existe en la Tierra", dice.

Si el efecto es fuerte, podría producir un planeta del tamaño de Io. O, si el planeta, por otro lado, se congelase, el calentamiento de marea podría mantener un océano líquido por debajo de la capa de hielo, como una versión de un planeta del tamaño de la luna de Júpiter, Europa, la cual tiene un océano por debajo de la gruesa capa de hielo, que se mantiene líquido por el calor de marea.

"Nadie ha trabajado seriamente en esto antes", dice Douglas Hamilton, un astrónomo de la Universidad de Meryland en College Park.

El siguiente paso, añade Sylvio Ferraz Mello, un astrónomo de la Universidad de Sao Paulo, Brasil, es mirar las consecuencias geológicas de los comparativamente más amortiguados calentamientos de marea en otros mundos tipo Tierra -un factor que podría tener desconocidas, pero posiblemente mayores ramificaciones para la tectónica de placas.

Hamilton avisa, sin embargo, que estos hallazgos son todavía teóricos. E incluso si hay formas de determinar si un planeta terrestre orbitando en la zona habitable de una estrella tipo M es un gemelo de la Tierra o un Venus sometido a mareas, añade, "esto está mucho más allá de las misiones (telescopios espaciales) que se tiene sobre el tablero".

Descubren un cúmulo estelar masivo cercano a la Tierra

Aparecido en IAC

Masgomas-1 es un cúmulo masivo de estrellas jóvenes hallado en el brazo Escudo-Centauro de la Vía Láctea, a unos 11.500 años luz.

En la actualidad sólo se conocen poco más de una decena de cúmulos masivos en la Vía Láctea, del centenar que se calcula que existen.

Estos cúmulos masivos revelan la actividad de formación estelar de las galaxias y son excelentes para estudiar la estructura y los procesos de la nuestra. 

Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), la Universidad de La Laguna (ULL) y el Centro de Estudios de Física del Cosmos de Aragón (CEFCA) han descubierto un cúmulo estelar masivo cercano a la Tierra. El nuevo cúmulo, llamado Masgomas-1, tiene unas 20.000 masas solares, el doble de la masa de Trumpler 14, el cúmulo de estrellas conocido más próximo a nuestro planeta. En la Vía Láctea solo se conocen en la actualidad una decena de estos cúmulos masivos (de más de 10.000 masas solares), del centenar que se calcula que existen. Son ellos los que marcan el ritmo de la actividad de formación estelar y resultan perfectos para estudiar la estructura y los procesos que tienen lugar en nuestra galaxia.

Masgomas-1 es un cúmulo masivo abierto que contiene más de 60 estrellas jóvenes y masivas  que se mantienen juntas por la fuerza de la gravedad. Se ubica en la Vía Láctea a 11.500 años luz de la Tierra, en dirección al centro galáctico, en el brazo de Escudo-Centauro (Scutum-Centarus) y algo alejado de la base que une ese brazo con la barra de la galaxia.

Los cúmulos estelares son grupos de estrellas que se formaron en una misma época a partir de la misma nube molecular de gas y polvo. Los cúmulos abiertos, como el recién descubierto, contienen menos estrellas y más jóvenes, son menos densos que el otro tipo de cúmulos existentes, los globulares, con mayor densidad y cientos de miles de estrellas viejas (evolucionadas). Un cúmulo estelar abierto que se puede observar a simple vista desde la Tierra son las Pléyades, en la constelación de Tauro.

Hasta hace poco tiempo, se suponía que nuestra galaxia, la Vía Láctea, estaba formando estrellas a un ritmo más lento del que le correspondía por su tamaño y características. Era, en términos de formación estelar, “una galaxia perezosa”, cuenta el astrofísico del IAC Artemio Herrero.

Esta situación comenzó a cambiar a mediados de los años noventa, cuando empezaron a proliferar los datos tomados en el espectro infrarrojo. “La luz infrarroja es capaz de atravesar las nubes de polvo que oscurecen el plano de nuestra galaxia, donde se concentra la formación de nuevas estrellas. Esta formación se revela por medio de las estrellas más masivas, que viven poco, y marcan por tanto el lugar donde las estrellas se han formado recientemente, o se están formando aún”, explica Herrero.

El descubrimiento de Masgomas-1 se ha realizado gracias a las observaciones con el espectrógrafo infrarrojo LIRIS, instalado en el telescopio William Herschel del Observatorio del Roque de los Muchachos del IAC, en La Palma. Este descubrimiento es parte de un programa de búsqueda sistemática de cúmulos masivos, desarrollado por un equipo de astrofísicos del IAC y del CEFCA.

Las conclusiones del trabajo han sido publicadas en el número de mayo de la revista Astronomy& Astrophysics. Forman parte del  la tesis doctoral que realiza en la ULL Sebastián Ramírez Alegría, dirigida por Herrero, que además de investigador del IAC es catedrático de la ULL, y Antonio Marín-Franch, investigador del CEFCA.

Nuestra galaxia, una 'máquina' de formar estrellas

Los datos infrarrojos de los últimos años han permitido descubrir nuevos cúmulos de estrellas jóvenes e indican que la Vía Láctea es en realidad una máquina muy eficiente de formar nuevas estrellas. Según describe Ramírez Alegría, astrofísico del IAC, “es la nuestra una galaxia vigorosa y llena de actividad”.

No se sabrá qué nivel de actividad tiene la Vía Láctea hasta que no se tenga una idea completa de cuantos cúmulos contiene. Los cúmulos pueden adoptar cualquier tamaño, pero son los cúmulos de mayor masa los que marcan la actividad de formación estelar. Hay un consenso implícito, pero generalizado, de considerar un cúmulo estelar como muy masivo cuando la masa conjunta de sus estrellas excede las 10.000 masas solares.

Pese a ser objetos muy masivos, apenas se conocen más de una decena de estos cúmulos en la Vía Láctea, del centenar que se espera que exista si comparamos la nuestra con otras galaxias espirales. Por este motivo, Ramírez Alegría afirma: “El descubrimiento de este cúmulo masivo por parte de nuestro grupo es un aporte importante para el censo de cúmulos masivos y le da un fuerte espaldarazo a nuestro método de búsqueda”. 

El método de búsqueda del equipo del IAC utiliza catálogos estelares en el infrarrojo (como los catálogos 2MASS o UKIDSS) para buscar agrupaciones de estrellas (sobredensidades) en determinadas porciones del cielo. “En lugar de hacer la búsqueda  usando todas las estrellas del catálogo, primero filtramos la fotometría para quedarnos con estrellas que podrían ser de tipo espectral OB, es decir, estrellas masivas, y después buscamos agrupaciones. Así, encontramos grupos de candidatas a estrellas masivas que, con el resto de las estrellas que las rodean, constituyen el candidato a cúmulo”, detalla el astrofísico.