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El Hubble Detecta Posibles Penachos de Agua en la Luna Europa de Júpiter

Gracias al telescopio espacial Hubble, un equipo de astrónomos ha identificado posibles penachos de vapor de agua emergiendo de Europa, una de las lunas de Júpiter. Este hallazgo refuerza otras observaciones del Hubble que sugieren erupciones en la luna con altas plumas de vapor de agua.

La observación incrementa la posibilidad de que las misiones espaciales a Europa puedan tomar muestras de su océano sin necesidad de perforar a través de kilómetros de hielo.

“El océano de Europa está considerado uno de los lugares más prometedores que podría albergar vida en el sistema solar”, dijo Geoff Yoder, administrador del directorio de misiones científicas de la NASA. “Estas plumas, si verdaderamente existen, pueden proporcionar otra forma de obtener muestras del subsuelo de Europa.”

Los penachos se estima que alcanzan los 200 kilómetros de altura, y presumiblemente arrastran material que vuelve a caer en la superficie de Europa. Europa tiene un gran océano que contiene el doble de agua que los océanos de la Tierra, pero está blindado por una gruesa corteza helada que lo recubre por completo. Las plumas son una oportunidad tentadora para recoger muestras procedentes de debajo de la superficie sin tener que aterrizar o perforar a través del hielo.

El equipo descubridor, dirigido por William Sparks, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, observó esas proyecciones en forma de dedo cuando visualizaban el borde de Europa mientras la luna pasaba en frente de Júpiter.

El objetivo original de la propuesta de observación del equipo era determinar si Europa dispone de una delgada atmósfera extendida o exosfera. Utilizando el mismo método de observación que se utiliza para detectar las atmósferas de los planetas que orbitan otras estrellas, el equipo se dio cuenta de que si había respiraderos de vapor de agua desde la superficie de Europa, esta observación sería una excelente manera de verlo.

En 10 observaciones separadas en 15 meses, el equipo observó Europa pasando por delante de Júpiter. Vieron lo que podrían ser plumas en erupción en tres de esas ocasiones.

Este trabajo proporciona evidencias de apoyo para los penachos de agua en Europa. En 2012, un equipo dirigido por Lorenz Roth, del Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio, detectó evidencias de vapor de agua en erupción desde la región del polo sur de la gélida Europa y llegando a más de 160 kilómetros al espacio. Aunque ambos equipos utilizaron el telescopio espacial Hubble, cada uno utilizó un método totalmente independiente para llegar a la misma conclusión.

Sin embargo, hasta el momento, los dos equipos no han detectado simultáneamente las plumas que utilizan sus técnicas independientes. Las observaciones hasta el momento han sugerido que las plumas pueden ser muy variables, lo que significa que pueden entrar en erupción de forma esporádica durante algún tiempo y luego apagarse.

Si se confirma, Europa sería la segunda luna del Sistema Solar en albergar plumas de vapor de agua. En 2005, la sonda Cassini las observó en Encelado, una luna de Saturno.

26-09-16-nebulosa-del-insecto

Descubierto un segundo anillo en la nebulosa del insecto

Un equipo de investigadores liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) (España) ha descubierto un segundo anillo en la Nebulosa del Insecto (NGC 6302), situada a unos 3.400 años luz de la Tierra. Los datos, recopilados por el Observatorio ALMA, en el desierto chileno de Atacama, indican que se trata de un anillo más joven que el primero, que se expande más rápido y está orientado en otra dirección. El estudio ha sido publicado en la revista Astronomy & Astrophysics.

“Las nebulosas planetarias son el fruto de una lenta muerte estelar: estrellas de masas baja e intermedia (tienen hasta ocho masas solares) que atraviesan varias fases en las que el astro se hincha, multiplicando su radio, y eyecta al medio la materia que la compone. Finalmente, en el centro queda el núcleo denso de la estrella muerta, una enana blanca rodeada de polvo y gas”, explica Miguel Santander, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.

Algunas nebulosas tienen, alrededor del núcleo, un anillo de gas y polvo normalmente asociado a la simetría extrema, aunque se desconoce si son debidos a los vientos de la estrella, a la presencia de una compañera o a los campos magnéticos. Estos anillos suelen ser muy densos y espesos. En el caso de la Nebulosa del Insecto, el proceso de creación del anillo principal comenzó hace unos 5.000 años y duró aproximadamente unos 2.000. Más tarde, en un espacio de tiempo que iría entre hace 3.600 y 4.700 años, se crearon los chorros bipolares, conocidos como lóbulos, que dan a la nebulosa su característica forma de diábolo.

“Esta nebulosa no tiene un único eje de simetría. Hace unos 2.200 años, otro chorro surgió del núcleo con una simetría distinta. Es decir, hay un tercer lóbulo, más joven y con un eje distinto al de los lóbulos principales, más antiguos. Paralelamente, en una época similar, se formó otra estructura cuya existencia se desconocía hasta ahora: un segundo anillo”, añade el investigador.

El objetivo inicial del equipo de investigadores del Grupo de Astrofísica Molecular que lidera Santander era estudiar si alrededor de algunas estrellas evolucionadas había pequeños discos de gas y polvo en rotación y esta nebulosa fue uno de los objetos elegidos para ello. Sin embargo, lo que descubrieron fue algo totalmente distinto.

“Al principio, observando en el rango visible del espectro electromagnético, veíamos un filamento en forma de arco envuelto en los lóbulos principales. Pero los datos de ALMA, que funciona en el rango milimétrico y submilimétrico de la luz, han confirmado que se trata de un anillo más joven que el primero, que se expande más rápido y está orientado en otra dirección”, apunta el investigador.

Aunque no es la primera nebulosa descubierta con varios anillos con distintos grados de inclinación, sí es la primera vez que se estima que hay bastante diferencia de edad entre los anillos. Además, los discos secundarios de otras nebulosas son casi tan masivos como los primarios y, en este caso, el anillo secundario tiene solo 2,8 masas de Júpiter (el anillo principal es, en proporción, mucho más masivo).

Los investigadores barajan varias teorías sobre el posible origen del segundo anillo de material. La primera plantea la existencia de un sistema triple en el que una de las estrellas habría pasado por la fase de gigante roja, desestabilizando a todo el conjunto, y las otras dos estrellas podrían haber originado el nuevo anillo.

En la segunda hipótesis el anillo podría ser el resultado de la destrucción de un planeta gigante gaseoso que hubiese estado en una órbita demasiado cercana a la estrella durante su proceso de evolución a gigante roja. “En ambos casos se trata de especulaciones. Serán necesarios posterior esestudios para confirmar o desmentir estas hipótesis”, concluye Miguel Santander.

El Hubble encuentra un planeta en órbita alrededor de dos estrellas

 

 

Ilustración de artista que muestra un planeta gigante en órbita alrededor de una pareja de estrellas enanas rojas

Un equipo de astrónomos ha utilizado el telescopio espacial Hubble junto con un truco de la naturaleza para confirmar la existencia de un planeta en órbita alrededor de dos estrellas en el sistema  OGLE-2007-BLG-349,  situado a 8000 años luz hacia el centro de nuestra galaxia.

El planeta se encuentra a unos 480 millones de kilómetros del duo estelar, más o menos la distancia del cinturón de asteroides a nuestro Sol. Completa una órbita alrededor de ambas estrellas cada 7 años. Las dos estrellas enanas rojas están a solo 11 millones de kilómetros una de la otra, o 14 veces el diámetro de la órbita de nuestra Luna alrededor de la Tierra.

Las observaciones con el Hubble constituyen la primera vez que un sistema de tres cuerpos de este tipo ha sido confirmado utilizando la técnica de microlente gravitatoria. Una microlente gravitatoria se produce cuando la gravedad de una estrella que está delante intensifica y distorsiona la luz de una estrella situada detrás cuando ambas se alinean momentáneamente. Este carácter particular de la  intensificación de la luz puede revelar pistas sobre la naturaleza de la estrella que está delante y sus planetas asociados.

ALMA probes the Hubble Ultra Deep Field

ALMA explora el Campo Ultra Profundo del Hubble

Varios equipos internacionales de astrónomos han utilizado el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para explorar el distante rincón del universo revelado por primera vez en las icónicas imágenes de Campo Ultra Profundo del Hubble (HUDF, Hubble Ultra Deep Field). Estas nuevas observaciones de ALMA son mucho más profundas y precisas que sondeos anteriores realizados en longitudes de onda milimétricas. Muestran claramente cómo la tasa de formación estelar en galaxias jóvenes está estrechamente relacionada con su masa total de estrellas. También trazan la abundancia de gas implicado en la formación estelar en diferentes puntos en el tiempo, previamente desconocida, proporcionando una nueva visión de la “edad de oro” de la formación de galaxias hace aproximadamente 10.000 millones de años.

En 2004, se publicaron las imágenes de Campo Ultra Profundo de Hubble — observaciones pioneras de campo profundo llevadas a cabo con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA —. Estas espectaculares fotos hicieron la exploración más profunda hecha hasta el momento y revelaron una colección de galaxias que se extienden hasta menos de 1.000 millones de años después del Big Bang. El área fue observada varias veces por el Hubble y muchos otros telescopios, obteniendo como resultado la visión más profunda del universo hasta la fecha.

Los astrónomos que han utilizado ALMA han hecho un sondeo de esta ventana al universo distante, aparentemente ordinaria, pero muy estudiada. Y lo han hecho de forma profunda por primera vez y con mucha precisión en el rango milimétrico de la luz. Esto les permite ver el débil resplandor de las nubes de gas y también las emisiones de polvo caliente en galaxias del universo temprano.

Un equipo dirigido por Jim Dunlop (Universidad de Edimburgo, Reino Unido) ha demostrado con este estudio que la masa estelar de una galaxia es el mejor indicador de la tasa de formación estelar en el universo con alto desplazamiento al rojo. Esencialmente, detectaron todas las galaxias de alta masa y prácticamente nada más.

El segundo equipo, liderado por Manuel Aravena (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile) y Fabian Walter (Instituto Max Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania), llevó a cabo una búsqueda más profunda con cerca de un sexto del total del HUDF. “Hemos realizado la primera búsqueda tridimensional de gas frío en el universo temprano completamente a ciegas”, afirma Chris Carilli, (astrónomo del NRAO -Observatorio Nacional de Radioastronomía-, Socorro, Nuevo México, EE.UU.) y miembro del equipo de investigación. “Gracias a esto, hemos descubierto una población de galaxias que no se ve con tanta evidencia en otros estudios profundos del cielo”.

23-09-16-estrellas-masivas

Avance en la determinación del tiempo de vida de las estrellas masivas

Las estrellas extraen su energía de las reacciones de fusión que tienen lugar en su núcleo, una región con una densidad y temperatura extremas. Y en los núcleos de las estrellas más masivas puede ocurrir un fenómeno, denominado ‘rebosamiento del núcleo’, que modifica drásticamente su camino evolutivo, principalmente en lo que concierne a su tiempo de vida. Ahora, un estudio encabezado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) (España) ha medido la intensidad de este efecto y ha establecido una clara dependencia con la masa de la estrella.

Para determinar cuánto tiempo vive una estrella es necesario conocer el tipo de caldera nuclear estelar y el tipo de reacciones termonucleares que se producen en ella. Las estrellas producen energía a través de la fusión de hidrógeno en helio, pero las condiciones para que se produzca esta reacción solo se hallan presentes en el núcleo, de modo que el tamaño de este determinará cuánto combustible tiene disponible la estrella y, por extensión, cuánto vivirá. Y el tamaño del núcleo de las estrellas depende de cómo se transporta energía hacia las regiones externas.

En las estrellas con más de 1,3 veces la masa del Sol, la energía que se produce en el núcleo se desplaza hacia el exterior por convección, similar al burbujeo del agua hirviendo. Son las células convectivas las que transportan la energía y, tradicionalmente, se ha recurrido a una estimación del tamaño del núcleo mediante un criterio que se basa en la aceleración de las mismas: cuando esta es nula, el movimiento cesa, lo que fijaría el límite del núcleo.

“Sin embargo, por inercia, dichas células todavía pueden recorrer un camino mayor que el dictado por este criterio, resultando en un núcleo mayor. Como consecuencia habrá más combustible disponible, alargando la vida de las estrellas, entre otros detalles”, apunta Antonio Claret, investigador del IAA-CSIC que ha conducido la investigación.

Podemos hallar una analogía de este rebosamiento del núcleo (del inglés core overshooting) en una hoguera en el campo: en principio, la hoguera solo tendrá lugar donde se halla la leña pero, debido a los movimientos térmicos o al viento, el fuego puede alcanzar el follaje en las inmediaciones de la hoguera.

“Dado que el rebosamiento del núcleo altera tanto la evolución como el tiempo de vida de las estrellas masivas, la determinación de su intensidad y su posible dependencia con respecto a la masa de la estrella es uno de los desafíos de la astrofísica moderna –señala Claret (IAA-CSIC)–. Para ello debemos disponer de datos muy precisos que podamos comparar con los cálculos teóricos. En el pasado se han realizado algunos intentos, pero no se han obtenido resultados concluyentes debido principalmente a la escasez de datos observacionales fiables”.

En el presente trabajo se han seleccionado 33 estrellas binarias eclipsantes situadas en nuestro entorno, así como en las Nubes de Magallanes, dos galaxias satélite de la Vía Láctea. Se trata de un tipo de sistemas estelares binarios que, debido a su orientación con respecto a nosotros, se eclipsan cíclicamente y son las fuentes más fiables de datos estelares como masas, radios o temperaturas (con un error medio de entre el 1 y el 5%). Los autores compararon los datos con los cálculos teóricos de modelos evolutivos para determinar los valores del rebosamiento del núcleo y, por fin, se ha llegado a una conclusión clara.

“Se ha encontrado una relación entre el rebosamiento del núcleo con la masa estelar mucho más clara que en trabajos anteriores. Hemos medido un aumento muy significativo del rebosamiento del núcleo en las estrellas cuya masa oscila entre 1,3 y 2 masas solares, seguido de un cambio mucho más suave para estrellas más masivas”, apunta Claret (IAA-CSIC). Además, los investigadores han descartado la influencia de otros factores en este efecto, como el estadio evolutivo de la estrella.

Las conclusiones de este trabajo tienen implicaciones directas que van desde el estudio de síntesis de poblaciones estelares hasta la formación de objetos compactos como las enanas blancas, estrellas de neutrones o agujeros negros, producto del agotamiento del combustible en los núcleos estelares

 

Computer simulation of a Lyman-alpha Blob

ALMA desvela los secretos de una mancha espacial gigante

Esta renderización muestra una instantánea de una simulación cosmológica de una mancha Lyman-alfa similar a LAB-1. Esta simulación rastrea la evolución del gas y de la materia oscura usando uno de los últimos modelos de formación de galaxias en el superordenador Pleiades de la NASA. Esta imagen muestra la distribución del gas dentro del halo de materia oscura codificada en colores, de manera que el gas frío  (principalmente hidrógeno neutro) aparece rojo y el gas caliente se ve en color blanco. Incrustadas en el centro de este sistema hay dos galaxias con fuerte formación estelar, pero están rodeadas por gas caliente y por muchas galaxias satélite más pequeñas que aquí aparecen como pequeñas manchas rojas de gas. Los fotones lyman-alfa escapan de las galaxias centrales y dispersan el gas frío asociado a estos satélites para dar lugar a una mancha extendida de Lyman-alfa.

Un equipo internacional de astrónomos que ha utilizado tanto ALMA como el VLT (Very Large Telescope) de ESO y otros telescopios, ha descubierto la verdadera naturaleza de un extraño objeto del universo distante llamado “mancha Lyman-Alfa”. Hasta ahora, los astrónomos no entendían qué mecanismo hacía que estas enormes nubes de gas brillaran tanto, pero ALMA ha detectado dos galaxias en el corazón de uno de estos objetos y están atravesando una frenética etapa de formación estelar que ilumina todo su entorno. Estas enormes galaxias están, a su vez, en el centro de un enjambre de galaxias más pequeñas en lo que parece ser una fase temprana en la formación de un cúmulo masivo de galaxias. Las dos fuentes de ALMA están destinadas a convertirse en una única galaxia elíptica gigante.

Las manchas Lyman-alfa (LABs, de Lyman-alpha Blobs) son gigantescas nubes de gas de hidrógeno que pueden abarcar cientos de miles de años luz y se encuentran a grandes distancias cósmicas. El nombre refleja la característica longitud de onda de la luz ultravioleta que emiten, conocida como radiación Lyman-alfa. Desde su descubrimiento, los procesos que dan lugar a los LABs han sido un rompecabezas astronómico. Ahora, nuevas observaciones llevadas a cabo con ALMA, han aclarado el misterio.

Una de las manchas Lyman-alfa más grande conocida, y la más ampliamente estudiada, es la mancha SSA22-Lyman-alfa 1 o LAB-1. Incrustado en el núcleo de un gran cúmulo de galaxias que se encuentra en las primeras etapas de formación, fue el primer objeto de su tipo en ser descubierto — en el año 2000 — y se encuentra tan lejos que su luz ha tardado unos 11.500 millones de años en llegar hasta nosotros.

Un equipo de astrónomos, liderado por Jim Geach, del Centro de Investigación en Astrofísica de la Universidad de Hertfordshire (Reino Unido), ha utilizado el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), con su inigualable capacidad para observar la luz de las nubes de polvo frías en galaxias lejanas, para estudiar LAB-1 en profundidad. Esto les permitió identificar y resolver varias fuentes de emisión submilimétrica.

Combinando las imágenes de ALMA con las observaciones del instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, que capta la luz Lyman-alfa, pudieron demostrar que las fuentes de ALMA se encuentran en el corazón de la mancha Lyman-alfa, donde están formando estrellas a un ritmo cien veces superior al de la Via Láctea.

22-09-2016-titan

Descubren otra nube “imposible” en Titán

La enigmática aparición de una nube de hielo en la estratosfera de Titán, el satélite natural más grande de Saturno, está desconcertando a la comunidad científica. La nube está hecha de un compuesto de carbono y nitrógeno conocido como dicianoacetileno (C4N2), un ingrediente del cóctel químico que da color a la neblinosa atmósfera marrón-naranja de esta luna gigante.

 

Hace décadas, un instrumento para observación en infrarrojos de la sonda Voyager-1 de la NASA localizó una nube de hielo exactamente como esta en Titán. Lo que ha desconcertado a los científicos desde entonces es que detectaron menos de un 1 por ciento del gas de dicianoacetileno necesario para la condensación de la nube.

Recientes observaciones efectuadas por la nave Cassini de la NASA, en órbita a Saturno, han aportado un resultado similar. Usando el espectrómetro infrarrojo de la Cassini (CIRS), que puede identificar las “huellas dactilares” espectrales de sustancias individuales en la mezcla atmosférica, unos investigadores han reconocido la naturaleza de una nube grande y a gran altitud hecha de la misma sustancia congelada. Sin embargo, como halló la Voyager, en lo que se refiere a la forma de vapor de esta sustancia, el CIRS indica que la estratosfera de Titán está tan seca como un desierto.

“La aparición de esta nube de hielo va en contra de todo lo que sabemos sobre la forma en que estas se forman en Titán”, subraya Carrie Anderson, una investigadora del equipo del CIRS en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA, en Greenbelt, Maryland, Estados Unidos, y autora principal del estudio.

El proceso típico de formación de nubes implica condensación. En la Tierra, estamos familiarizados con el ciclo de evaporación y condensación del agua. El mismo tipo de ciclo tiene lugar en la troposfera de Titán (la capa meteorológicamente activa de la atmósfera de esa luna), pero con metano en vez de agua.

Un proceso de condensación distinto sucede en la estratosfera, la región situada encima de la troposfera, en los polos norte y sur de Titán durante el invierno. En este caso, se forman capas de nubes por condensación a medida que el patrón global de circulación fuerza a los gases calientes a ir hacia abajo sobre el polo. Los gases se condensan entonces, mientras se hunden a través de capas cada vez más frías de la estratosfera polar.

De una forma o de otra, una nube se forma cuando la temperatura y la presión del aire (entendido como la mezcla de gases, sean los que sean) son favorables para que el vapor se condense en hielo. El vapor y el hielo alcanzan un punto de equilibrio que queda determinado por la temperatura del aire y la presión. Debido a este equilibrio, los científicos pueden calcular la cantidad de vapor allí donde el hielo está presente.

Para la condensación con la que se forman nubes, este equilibrio es obligatorio, como la ley de la gravedad, en palabras de Robert Samuelson, científico emérito en el Centro Goddard y coautor de la nueva investigación.

Pero los números no encajan para la nube hecha de dicianoacetileno. Los investigadores han determinado que necesitarían al menos 100 veces más vapor para que se formara una nube de partículas de hielo de dicianoacetileno allí donde el instrumento CIRS de la Cassini observó su parte superior.

¿Cómo explicar este misterio? Los investigadores sugieren que, en Titán, las reacciones clave en el proceso ocurren dentro de las partículas de hielo, secuestradas de la atmósfera. En ese caso, el hielo de dicianoacetileno no tendría un contacto directo con la atmósfera, lo cual explicaría por qué las formas de hielo y vapor de la sustancia no se hallan en el equilibrio esperado.

21-09-16-pluton

Posible explicación para los peculiares glaciares de Plutón

El casquete polar de Sputnik Planum, en colores falsos, rodeado por montañas que han sido erosionadas y modeladas por la actividad glacial. Las áreas oscuras están cubiertas por materiales orgánicos producidos por la fotólisis del metano impulsada por la luz ultravioleta solar.

¿Cuál es el origen del gran glaciar de nitrógeno con forma de corazón descubierto el año pasado en Plutón por la sonda New Horizons?

Tanguy Bertrand y François Forget, del Laboratorio de Meteorología Dinámica (CNRS/Escuela Politécnica /UPMC/ENS Paris), Francia, muestran que las condiciones meteorológicas imperantes en el miniplaneta favorecen la condensación del nitrógeno cerca del ecuador, en las regiones de menor latitud, lo que lleva a una acumulación de hielo en el fondo de Sputnik Planum, una enorme cuenca topográfica. A través de sus simulaciones, también explican la distribución en superficie y la abundancia atmosférica de otros tipos de sustancias volátiles observadas en Plutón.

Plutón es un paraíso para los glaciólogos. Entre los tipos de hielo que cubren su superficie, el de nitrógeno es el más volátil: cuando se sublima, forma una delgada atmósfera, en equilibrio con la masa de hielo acumulado en la superficie. Una de las observaciones más inesperadas de la sonda espacial New Horizons, que sobrevoló el planeta en julio de 2015, mostró que este depósito de nitrógeno sólido es extremadamente masivo, y que se halla principalmente en la Sputnik Planum, una cuenca topográfica situada entre los trópicos de Plutón. La escarcha de metano también está presente por todo el hemisferio norte, excepto en el ecuador, mientras que el hielo de monóxido de carbono, en cantidades más pequeñas, solo fue detectado en Sputnik Planum.

Hasta ahora, no ha existía ninguna explicación clara para la distribución del hielo en Plutón. A fin de conocer mejor los procesos físicos que actúan en el planeta, los investigadores desarrollaron un modelo numérico térmico de su superficie, capaz de simular los ciclos de nitrógeno, metano y monóxido de carbono a lo largo de miles de años, y compararon los resultados con las observaciones hechas por la sonda New Horizons. Su modelo muestra que el equilibrio entre el nitrógeno sólido y el gaseoso es el responsable de atrapar el hielo en Sputnik Planum. En el fondo de la cuenca, la presión de la atmósfera (y por tanto del nitrógeno gaseoso) aumenta, lo que permite una serie de efectos que conducen a que el nitrógeno se condense preferiblemente en hielo. Las simulaciones muestran que el hielo de nitrógeno se acumula de forma inevitable en la cuenca, formando así un depósito permanente de nitrógeno, tal como observó la New Horizons.

 
Mirar el cielo en una noche estrellada nos transporta en el tiempo. De hecho, vemos las estrellas como eran hace años… algunas como eran hace miles de años. Atrévete a viajar con nosotros y… ¡descubre el universo!