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Astrónomos descubren la estrella más vieja del universo

El astrónomo Stefan Keller con el telescopio SkyMapper

El astrónomo Stefan Keller con el telescopio SkyMapper

Un equipo de astrónomos de la Universidad Nacional de Australia acaban de dar a conocer que han descubierto la estrella más antigua del universo, la cual se formó hace unos 13,700 millones de años, justo después de que ocurriera la gran explosión del universo.

El descubrimiento permitirá a los astrónomos, por primera vez, estudiar la química de las primeras estrellas, dándoles una idea a los científicos de cómo era el cosmos en su infancia.

“Esta es la primera vez que hemos sido capaces de encontrar las huellas químicas de la primera estrella que se formó en el universo”, afirma Stefan Keller, uno de los investigadores.     La estrella pudo ser descubierta gracias el telescopio SkyMapper que se encuentra en Australia y el cual se dedica a buscar estrellas viejas en un proyecto que durará cinco años y que tiene como finalidad hacer un gran mapa de los cielos del hemisferio sur.

Los científicos han señalado también que la estrella se encuentra a unos 6,000 años luz de la Tierra, lo que en términos astronómicos significa que está bastante cercana.

También se sabe que su composición química indica que se formó a partir de una estrella primordial que tenía unas 60 veces la masa del Sol.

“Para hacer una estrella como el Sol, se toman los ingredientes básicos de hidrógeno y helio del Big Bang y se añade una gran cantidad de hierro que es equivalente a 1,000 veces el tamaño de la Tierra”, afirma el doctor Keller.

“Para crear la reciente estrella descubierta, no se necesita más que un asteroide de hierro del tamaño del continente australiano y mucho carbono. Es una receta muy diferente que nos dice mucho acerca de la naturaleza de las primeras estrellas y cómo mueren”, añade.

Antes de que se produjera este descubrimiento se creía que las estrellas primordiales (aquellas que se formaron justo después del Big Bang) morían luego de una violenta explosión que contaminaba enormes volúmenes de espacio con hierro. Pero las estrellas antiguas muestran signos de contaminación con elementos menos pesados como el carbono o el magnesio y sin ningún signo de contaminación por hierro.

Esto indica que las primeras explosiones de supernovas tenían muy poca energía, pero suficiente para desintegrar a las primeras estrellas y de pulverizar también los elementos pesados como el hierro.

Los resultados de la investigación resolverían discrepancias entre observaciones y predicciones sobre lo que fue el Big Bang.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia:  Science Daily

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Descubren que las estrellas de neutrones son capaces de producir oro

estrella_neutronesNuevas evidencias apuntan a un raro evento cósmico que sería capaz de producir oro. Y es que observaciones realizadas por el Telescopio Espacial Hubble, muestran una colisión entre dos estrellas de neutrones que son los remanentes de una Supernova.

Los astrónomos sugieren que estas colisiones son responsables de explosiones de rayos gamma que ocasionalmente se observan en el Universo.

A pesar de ser raras, las colisiones de estrellas de neutrones generarían enormes fluctuaciones de neutrones necesarias para producir elementos más pesados que el hierro: como el platino, el plomo y el oro.

En este sentido, el profesor Edo Berger y sus colegas de la Universidad de Harvard analizaron las observaciones del Hubble de explosiones cortas de rayos gamma que tan solo duraron una quinta parte de 1 segundo y que se produjeron en una galaxia que se encuentra a unos 3,900 millones de años.

El resplandor en rayos infrarrojos de estas explosiones parece mostrar las características esperadas durante el decaimiento radioactivo de núcleos atómicos que son generados por la colisión de estrellas de neutrones.

Este tipo de eventos emiten luz con una intensidad que está entre una estrella ordinaria y una supernova.

Las explosiones son unas 1,000 veces más raras que las explosiones de supernovas y ocurren cuando el remanente de dos supernovas chocan.

De confirmarse, el resultado representaría la primera observación de una estrella de neutrones colisionando, además de que provee de una explicación sobre la producción de átomos que son los encargados de generar los elementos pesados en la tabla periódica tales como el oro y el platino.

Las estrellas de neutrones son extremadamente densas y masivas ya que, cuando chocan, generan ondas de gravedad que son enviadas a través del universo.

Y lo más interesante es que experimentos que hoy por hoy se están realizando en América y Europa, se centran en medir tales ondas que, junto con los datos aportados por el telescopio Hubble, podrán confirmar muchas cosas interesantes sobre el choque entre dos estrellas de neutrones.

Por su parte, los astrónomos se encuentran ahora haciendo pruebas sobre sus conclusiones al hacer un comparativo con los datos aportados por el Hubble.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy.

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Un nuevo telescopio creará imágenes tridimensionales de la Vía Láctea

Será el telescopio Gaia de la Agencia Espacial Europea el que a partir del mes de octubre de este año se encargue de tomar las primeras imágenes en tercera dimensión de miles de millones de estrellas en la Vía Láctea, en un intento por ayudar a los astrónomos a determinar con precisión, por primera vez, la posición del Sistema Solar en la galaxia.

La nave, dicen los científicos, permitirá estudiar las estrellas alrededor de nosotros en mucho mayor detalle y ayudará a revelar que tan lejanas están.

También les permitirá determinar su edad, tamaño y movimiento como nunca antes se había hecho, lo que será indispensable para dar detalles sobre su composición.

También esperan descubrir más de 5,000 nuevos planetas más allá de nuestro sistema solar, así como otros objetos que se encuentran fuera de la Vía Láctea.

“Gaía es un sueño de la astronomía”, afirmó Álvaro Giménez, director del departamento de ciencias de la Agencia Espacial Europea.

“Está diseñada para responder muchas de las interrogantes que tenemos sobre las estrellas que están alrededor de nosotros”, apunta.

También señala: “es fácil ver estrellas por las noches pero sabemos muy poco sobre qué tan lejos están de nosotros, de qué están hechas y qué tan viejas son. Gaia nos podrá decir algo más al respecto”.

Y es que observando la estructura dinámica de nuestra galaxia podremos ser capaces de aprender más sobre su formación y algunas cosas más sobre su futuro.

La nave, que tiene el tamaño de un automóvil, y que ha sido construida por el consorcio Astrium, será lanzada en el mes de octubre desde la Guyana Francesa mediante un cohete Soyus.

Le tomará alrededor de un mes (unos 1,600 millones de kilómetros) viajar desde la Tierra hacia el Sol, donde comenzará a tomar fotografías. Y tomara esta posición cerca del Sol porque ahí desplegará unos paneles  que le ayudarán a obtener energía y recargar sus baterías durante los 5 años que esté en funcionamiento.

Sus “ojos”, consistentes en dos espejos que le proporcionarán una visión estereoscópica, muy parecida a la visión del ojo humano, le permitirán ver en tercera dimensión.

Y una cámara con un sensor con más de un billón de pixeles grabará las imágenes capturadas por el telescopio. En promedio, una cámara de un teléfono móvil tiene alrededor de 10 millones de pixeles y el telescopio espacial Hubble, que ha tomado las imágenes más maravillosas del Universo, apenas tiene unos 16 millones de pixeles.

Con una cámara de tan alta resolución, Gaia será capaz de escudriñar el cielo a más de 150,000 años luz y es tan potente que será capaz de distinguir un solo cabello a una distancia de unos 600,000 kilómetros.

Para el profesor Gerald Glimore, quien es uno de los principales investigadores de la misión, “hasta ahora ha sido posible determinar la ubicación de las estrellas solamente en un plano, por lo que Gaia será capaz de decirnos sobre qué tan lejos están estas estrellas y cómo se están moviendo.

“Es algo que nunca podremos hacer desde la Tierra porque la atmósfera empaña todo e introduce colores”, dice.

Se estima que hay más de 100,000 millones de estrellas en la Vía Láctea y nuestro sistema solar se encuentra en uno de sus brazos.

Sin embargo, Gaia solamente será capaz de hace imágenes de un 1% de todas las estrellas que hay en la galaxia y tomará imágenes de cada una de ellas alrededor de 70 veces para crear así una imagen de cómo se están moviendo con esta visión estereoscópica.

Mediante la observación de cómo las estrellas se mueven conforme transcurre el tiempo, los astrónomos esperan determinar con precisión la posición exacta de nuestro sistema solar mientras crean una imagen de cómo la galaxia va creciendo.

Se espera que las imágenes, que serán enviadas a la Tierra, produzcan suficiente información para llenar 1 millón y medio de discos compactos.

Los científicos se plantean detectar también supernovas (estrellas enormes que han explotado), quasares y agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Telegraph.

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Las explosiones de estrellas pudieron haber hecho prosperar la vida en la Tierra

Supernova,remanente

Imagen que resulta de la compilación de varias longitudes de onda (rayos X, infrarrojos y región óptica) del remanente de la supernova SN-1604. /Fuente: http://www.wikipedia.org

Una investigación llevada a cabo por un físico danés sugiere que las explosiones de estrellas masivas cercanas al Sistema Solar, conocidas también como Supernovas, jugaron un papel decisivo en el desarrollo de la vida en la Tierra. El científico se llama Henrik Svensmark y es profesor en la Universidad Técnica de Dinamarca.

Cuando las estrellas masivas terminan todo su combustible disponible y llegan al final de su vida, explotan como Supernovas, que son explosiones tremendamente poderosas que por un breve periodo de tiempo se vuelven más brillantes que la luz que podría generar una galaxia completa o una estrella normal. Los remanentes de estos dramáticos eventos también liberan un gran número de partículas cargadas que son conocidos como Rayos Cósmicos Galácticos. Si una supernova se encuentra muy cerca del Sistema Solar, el aumento en los niveles de Rayos Cósmicos tienen un impacto directo en la atmósfera de la Tierra.

Por su parte el profesor Svensmark pudo ver lo que sucedió hace 500 millones de año, mediante el análisis de información geológica y astronómica; tomando en cuenta también la proximidad del Sol a una Supernova a medida que se movía alrededor de nuestra galaxia: la Vía Láctea. En particular, cuando el Sol pasa a través de los brazos en espiral de la Vía Láctea, encuentra a su paso cúmulos de estrellas en formación. Éstos cúmulos, que se dispersan con el tiempo, tienen varios rangos de edades y tamaños, por lo que a muchas de sus estrellas les ha llegado la hora para explotar como Supernovas.

Ahora bien: a partir de los datos obtenidos sobre cúmulos abiertos, el profesor Svensmark fue capaz de deducir cómo la velocidad a la que una supernova explota cerca del Sistema Solar varía con el tiempo. Comparando esto con los archivos geológicos, encontró que la frecuencia de cambio de una supernova cercana resultó determinante a la hora de darle forma a la vida en la Tierra.

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Ésta es una imagen de lasPléyades (M45), que es un famoso cúmulo de estrellas situado a 135 millones de años luz de la Tierra. Ésta edad significa que las estrellas masivas que conforman el cúmulo pudieron haber explotado como supernovas cuando las amonitas destacaban en los océanos. De acuerdo con Henrik Svensmark, el volumen de supernovas cercanas tuvieron una influencia muy fuerte en la diversidad de esta especie invertebrada. /Imagen: http://www.physorg.com

Cada vez que el Sol y sus planetas han visitado las regiones de formación estelar en la Vía Láctea, donde las explosiones de estrellas son más comunes, la vida ha prosperado. “La biósfera parece contener un reflejo del cielo, en la que la evolución de la vida refleja la evolución de la galaxia”.

Éste nuevo trabajo considerada, pues, que la diversidad de la vida en la Tierra en los últimos 500 millones de años parece remarcablemente bien explicada a través de la tectónica que afecta el nivel del mar junto con variaciones en las supernovas. Para obtener éste resultado sobre cómo éstos factores determinaron la diversidad de la vida, o biodiversidad, Svensmark siguió los fortuitos cambios que sufrieron los registros de restos fósiles, que van desde animales invertebrados en el mar tales como camarones y pulpos hasta los ya extintos trilobites y las amonitas.

La presencia de los animales mencionados tuvieron que ser más ricos en variedad cuando los continentes se estaban separando unos de otros y los niveles de los mares fueron más altos y menos variados que cuando las masas de tierra estaban unidas hace 250 millones de años en un supercontinente llamado Pangea y donde el nivel del mar era más bajo. Pero éste efecto geológico no le da sentido a toda la historia, ya que cuando no se toman en cuenta los récords de biodiversidad, lo que queda se corresponde estrechamente con los valores de cambio de las explosiones de estrellas cercanas, con la variedad de la vida siendo más abundante cuando las supernovas son abundantes. Una razón probable, de acuerdo con el profesor Svensmark, es que el clima frío asociado con las tasas más altas de supernovas traen consigo una gran variedad de hábitats que van desde los climas polares hasta aquellos que se presentan en regiones ecuatoriales.

Ésta figura muestra la correlación entre la tasa de supernovas cercanas y la diversidad de la vida en la Tierra. La curva negra significa la tasa de cambio de las explosiones de supernovas cercanas al Sistema Solar durante los últimos 440 millones de años. La curva azul hace alude a la diversidad de los animales marinos invertebrados (número de género) después de sustraer la influencia que produce los cambios en los niveles del mar. La línea de color gris solamente es un estimado del número de errores. La escala que aparece arriba del cuadro muestra los periódicos geológicos. /Fuente: http://www.physorg.com y H. Svensmark / DTU Space

También hace notar que la mayoría de los periodos geológicos comienzan y terminan con una crisis o un repunte en el movimiento de las Supernovas. Los cambios en las especies típicas que definen un periodo, en la transición de una a otra, podrían ser entonces el resultado de cambios en el entorno de las estrellas.

La prosperidad de la vida, o la productividad biológica global, puede ser rastreada por el volumen de dióxido de carbono en el aire que existió en varios momentos del pasado y que puede ser vista a través de los registros geológicos, de tal suerte que cuando las tasas de supernovas fueron altas, la presencia de dióxido de carbono fue escasa sugiriendo así que la vida microbiana y la vida de las plantas en los océanos consumieron ávidamente éste dióxido de carbono para crecer. Apoyar ésta teoría viene del hecho de que a los microbios y a las plantas no les gustan las moléculas de dióxido de carbono que contienen una forma pesada del átomo de carbono: el llamado Carbono-13. Como resultado, el agua de los océanos quedó enriquecida con Carbono-13. En este sentido, las evidencias geológicas muestran que un alto porcentaje de esta forma de carbono, que se dio cuando las supernovas eran más comunes, nuevamente apuntan a una alta productividad. En cuanto a por qué sucedió ésto, el profesor Svensmark considera que el crecimiento está limitado por los nutrientes disponibles, especialmente el fósforo y el nitrógeno, y esas condiciones de ambiente frío favorecieron también el reciclaje de los nutrientes en donde intervino la mezcla de agua de los océanos.

Sin embargo, el nuevo análisis sugiere, quizá de forma sorprendente, que las supernovas son buenas para la vida, porque las altas tasas de éstas estrellas pueden brindar el clima frío y cambiante de los prolongados episodios glaciales.

La información obtenida también apoya la idea de una relación a largo plazo entre los rayos cósmicos y el clima, donde los cambios climáticos subyacen a los efectos biológicos. Y comparado con las variaciones de temperatura observadas en escalas de tiempo cortas como consecuencia de la influencia del Sol en el influjo de los rayos cósmicos, el calentamiento y enfriamiento de la Tierra debido a los rayos cósmicos varía con la prevalencia de la tasa de supernovas que ha sido muy grande.

Para el director del departamento del Espacio de la Universidad Técnica de Dinamarca, Eigil Friis-Christensen, “cuando ésta investigación sobre los efectos de los rayos cósmicos producto del remanente de las supernovas comenzó hace 16 años, nunca imaginamos que nos llevara a mirar tan profundamente en el pasado y en muchos aspectos de la historia de la Tierra. La conexión con la evolución es la culminación de éste trabajo”.

TRADUCCIÓN Y EDICIÓN de Julio García.

FUENTE: www.physorg.com

¿Por qué en el universo hay más materia que antimateria?

“Si Dios Todopoderoso me hubiera preguntado cuando la creación, le hubiera recomendado algo más sencillo”. Alfonso X “El Sabio”, rey de Castilla y León, cuando le explicaron el sistema de epiciclos.

 

por Julio García.

Una de las interrogantes que siguen abrumando tanto a científicos como a profanos es el hecho de ¿por qué existe más materia que antimateria en el universo? ¿por qué estamos formados por materia y no por antimateria?, y, en general ¿qué debemos considerar para hacer una distinción entre los términos materia y antimateria?, ¿en qué consisten sus diferencias y similitudes si es que las hay?

La materia, según la Real Academia de la Lengua Española, es “la realidad primaria de la que están hechas las cosas”, también define a la materia como la “realidad espacial y perceptible, que, con la energía, constituye el mundo físico”. A partir de estas definiciones ¿podríamos afirmar entonces que la antimateria sería lo opuesto a la materia en términos de lo que están hechas las cosas y la realidad primaria? Probablemente no, ya que la antimateria no necesariamente representa la antítesis o lo opuesto a la materia ya que la única diferencia entre la materia y la antimateria es su carga eléctrica, por lo demás sus constituyentes fundamentales como la masa son los mismos: así tenemos que un protón tiene una carga eléctrica positiva, mientras que un antiprotón, su partícula antagónica, tiene carga negativa; lo mismo sucede con el electrón (carga negativa), cuyo opuesto es el positrón con carga positiva. Y aunque les parezca extraño, también el neutrón, aunque no tiene carga eléctrica, tiene una partícula opuesta con la misma masa llamada antineutrón, donde la diferencia entre ambas reside en el “color” y disposición de sus quarks (partículas aún más fundamentales que las descritas anteriormente), donde un neutrón está formado por antiquarks (dos antiquarks abajo y uno arriba).

Ahora bien: si la antimateria, como hemos visto, es similar a la materia ordinaria salvo, como hemos dicho, por su carga eléctrica ¿por qué nos es tan difícil detectarla y percibirla a través de nuestros sentidos o de otros instrumentos?

Una de las explicaciones que tiene mayor peso es que la antimateria estuvo presente desde el origen del universo conviviendo con la materia ordinaria en esa sopa caliente y amorfa de partículas y antipartículas que paulatinamente se fue enfriando. La interrogante es: si la antimateria convivía en iguales proporciones con la materia desde el origen del universo, ¿qué acontecimientos desencadenaron su desaparición? Hoy sabemos que si por ejemplo hacemos chocar un electrón y un positrón (su partícula contraria) estos, en cuestión de milésimas de segundo, terminarán siendo energía. Energía que se manifestará como un destello luminoso. De hecho, las llamadas explosiones de rayos gamma, que suceden en el interior de estrellas como las supernovas o en los núcleos de galaxias activos como la de la Vía Láctea, son precisamente consecuencia de la aniquilación entre un par positrón-electrón, que de como resultado la producción de una inmensa cantidad de energía en forma de fotones: las partículas de la luz.

Ahora imagínense un escenario como el descrito anteriormente pero en el que no solamente intervengan dos, o cientos o millones de pares de partículas, sino miles de billones y billones de partículas chocando unas con otras, como sucedió poco después del Big Bang. Evidentemente, la enorme cantidad de energía liberadaa producto de ese gran suceso es imposible de visualizar o siquiera cuantificar, aunqueafortunadamentete, en 1964, dos investigadores estadounidenses de los Laboratorios Bell, Arnos Penzias y Robert Wilson, descubrieron casualmente el remanente de ese gran destello, de esa gracoaliciónón de partículas y antipartículas, que lleva por nombre radiación de fondo de microondas. Gracias al estudio de esta radiación que hoy se manifiesta en forma de ondas de radio, podemos saber que, afortunadamente, el universo no es tan simétrico como pensábamos, que si hubiese habido la misma proporción de materia y antimateria, hace 15,700 millones de años, seguramente no estaríamos aquí presentes por una razón simplemente cuantitativa: la misma proporción de materia y antimateria hubiese impedido la formación de planetas, estrellas y galaxias, porque todo se habría convertido en un destello de energía. Lo que aún no se sabe bien a bien es qué hubiera pasado si el universo se hubiese decantado por la antimateria en lugar de por la materia: ¿seguirían imperando las mismas leyes físicas que hoy nos rigen? Seguramente sí, porque lo que hace diferente a la materia de la antimateria es solamente su carga eléctrica.

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Radiación de fondo de microondas descubierta por Penzias y Wilson en 1964

Sin embargo, la pregunta que seguramente quedará sin respuesta, y esto ya pertenece a un terreno más bien filosófico, más que físico, es ¿qué hay detrás de esta “elección” por parte del universo para decantarse por la materia y destruir la antimateria?, ¿es esto una decisión o es más bien producto del azar y la casualidad? Quienes pertenecen a alguna religión seguramente afirmarán que nada de esto es producto la casualidad y que, por el contrario, tiene que haber una causa y una razón que los humanos nunca podremos conocer: posiblemente un Dios que mueve los hilos de este entramado. Por el contrario, desde el punto de vista científico, el cual yo defiendo, aunque posiblemente me equivoque, debe de existir una causa puramente racional, basada en la experimentación, que lo explique todo. De hecho, recientemente, apareció publicado un artículo en la web de la BBC, donde se habla de nuevas pistas para resolver el misterio de la antimateria. Y es que investigadores del acelerador de partículas Tevatron, que se encuentra en Estados Unidos, han podido observar, a partir del choque entre protones y antiprotones, que a partir de estas colisiones, por razones aún todavía desconocidas, se produce en 1% más de materia que antimateria, es decir, que contrario a lo que se pensaba anteriormente, el resultado de chocar protones y antiprotones no da como resultado la producción de energía a un 100 por ciento, sino que existe un desvío del uno por ciento a favor de la materia. De todas maneras, han señalado también los científicos detrás de este experimento, este 1% por ciento que favorece a la materia sobre la antimateria, resulta una cifra extremadamente baja para explicar por qué hay mas materia que antimateria, aunque, evidentemente, esto ya es un gran avance.