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Astronomía

Astrónomos descubren la estrella más vieja del universo

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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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Astronomía,Física

Descubren cómo nacieron los primeros agujeros negros del universo

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Un grupo de astrónomos creen haber descubierto el origen de los primeros agujeros negros supermasivos que se formaron en el universo hace unos 13,000 millones de años. Esto les ayudará a comprender mejor cómo se formaron la gravedad y la energía oscura.

El estudio ha sido publicado en la revista Nature y ha sido encabezado por Stelios Kazantzdis quien, junto con sus colegas, realizaron simulaciones por computadora mediante las cuales crearon un modelo de cómo se fueron formando las galaxias y los agujeros negros durante los primeros 1000 millones de años después del Big Bang.

Éstas nuevas simulaciones nos muestran que probablemente estos primeros agujeros negros se formaron cuando las galaxias chocaron unas con otras para así emerger.

“Nuestros resultados son un nuevo hito en lo que respecta a cómo la estructura del universo se formó”, comenta el físico.

Por más de dos décadas los astrónomos creyeron que las galaxias evolucionaban de manera jerárquica a través del siguiente proceso: la gravedad atraía pequeños pedazos de materia hasta lograr unirlos y estos pequeños pedazos se iban juntando cada vez más hasta formar grandes estructuras.

“Junto con este nuevo descubrimiento nuestros resultados muestran que las estructuras grandes, como las galaxias y los agujeros negros crecieron de forma muy rápida en la historia del universo. De forma sorprendente, esto es contrario a la teoría de formación por jerarquías”.

La paradoja está resuelta una vez que uno se da cuenta de que la materia oscura crece de manera jerárquica, pero no sucede lo mismo con la materia ordinaria. La materia normal que hace visible a las galaxias y a los agujeros negros supermasivos colapsan de forma más eficiente, y esto también es cierto cuando el universo era muy muy joven, haciendo que se creara una estructura no jerárquica de formación de galaxias y agujeros negros.

Para Kazantzdis nuestra galaxia es pequeña comparada con otras, por tal motivo cuando pedazos de materia grandes y pesadas como las que forman galaxias gigantes y agujeros negros supermasivos se juntan, lo hacen de forma más rápida que los pequeños pedazos que forman a la Vía Láctea que, en su centro, tiene un agujero negro más pequeño de lo normal. Pero afortunadamente las galaxias que formaron estos primeros agujeros negros supermasivos siguen ahí.

Uno de ellos se encuentra en la constelación de Virgo: en una galaxia elíptica llamada M87. “Las galaxias que pudimos observar en nuestro simulador serían las galaxias más conocidas hoy y con unas 100 veces el tamaño de la Vía Láctea. M87 se ajusta a esa descripción”, afirma Kazantzdis.

Los astrónomos comenzaron sus simulaciones con dos galaxias gigantes primordiales: ambas hechas de estrellas que estuvieron en el comienzo del universo; por lo que ellos piensan que en ese entonces todas las estrellas habrían sido sido mucho más masivas de lo que son ahora: unas 300 veces la masa del Sol.

El trabajo de Kazantzdis y sus colegas también ayudará a encontrar las llamadas ondas de gravedad, ya que, de acuerdo con la Teoría General de la Relatividad, cualquier galaxia que emergió en el pasado creó ondas de gravedad tan poderosas que, aún hoy en día, pueden detectarse a través de la Antena de Interferometría Láser de la NASA.

Los científicos también pretenden saber cómo se formaron estos agujeros negros supermasivos en el universo temprano y cómo éstos están actualmente distribuidos en el espacio. Las nuevas simulaciones que se hagan seguramente ofrecerán nuevas pistas.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Ohio State University

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Astronomía,Física

Los agujeros negros supermasivos son la clave para entender el universo

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Hace no mucho tiempo, los científicos revelaron que el universo se expande a una velocidad mucho más rápida de lo que se creía. El hallazgo hizo que, en 2011, a Saul Perlmutter, Brian Schmidt y Adam Riess, se les concediera el Premio Nobel de Física.

Pese a este importantísimo descubrimiento, todavía sigue siendo un dolor de cabeza para los físicos medir la velocidad de esta aceleración sobre distancias muy grandes.

Pero, recientemente, un equipo internacional de físicos de diversas universidades, han desarrollado un método con el potencial de medir distancias de millones de años luz con un alto grado de precisión. El método utiliza un cierto tipo de agujeros negros activos [agujeros negros supermasivos] que se encuentran en el centro de muchas galaxias como la nuestra.

Y es que la posibilidad de medición de distancias muy grandes se traduce en dar testimonio de lo que sucedía en el universo cuando este se formó y con lo que también es posible estimar su velocidad de expansión en una edad muy temprana.

Este nuevo sistema de medición toma en cuenta la radiación emitida por el material que rodea a un agujero negro antes de que éste material sea devorado. En la medida en que el material es absorbido, comienza a calentarse y luego emite una gran cantidad de radiación que es de miles de veces la energía producida por una galaxia que contenga 100 mil millones de estrellas. Por esta razón, las explosiones energéticas que suceden alrededor de los agujeros negros pueden ser observadas con mucha facilidad desde lugares remotos como la Tierra.

En este sentido, utilizar la radiación para medir distancias es un método que se utiliza con mucha frecuencia en astronomía, pero hasta ahora los agujeros negros nunca habían sido utilizados para medir estas distancias.

Gracias a la combinación de medidas de la cantidad de energía que es emitida desde la vecindad de un agujero negro, con la cantidad de energía que de este llega a la Tierra, los científicos pueden inferir la distancia a la que se encuentra uno de estos devoradores galácticos, así como el tiempo en la historia del universo en que dicha energía fue emitida.

Por otro lado, obtener una medida precisa de la radiación que fue emitida depende de las propiedades del agujero negro estudiado. Para el tipo de agujeros negros que se utilizaron en este nuevo trabajo, la cantidad de radiación emitida mientras el objeto atraía materia hacia su interior, es proporcional a su masa. Por consiguiente, métodos establecidos desde hace mucho tiempo para medir esta masa, pueden ser utilizados ahora para estimar la cantidad de radiación que está implicada en todo el proceso.

La viabilidad de esta teoría fue probada utilizando las propiedades conocidas de los agujeros negros que se encuentran en nuestro propio vecindario: a unos ¡cientos de millones de años luz!

Para el profesor Netzer de la Universidad de Tel aviv, desde donde se llevaron a cabo las parte de las observaciones [también participó el Observatorio de París]  su sistema les dará a los astrónomos una herramienta muy importante para medir distancias que se encuentren mucho más lejos y sirviendo como complemento al método existente que utiliza las explosiones de estrellas supernovas para medir la velocidad de expansión del universo.

La habilidad de medir distancias lejanas tiene el potencial de revelar algunos de los más grandes misterios del universo, que tiene una edad aproximada de 13,800 millones de años. “Cuando estamos mirando distancias de miles de años luz, estamos observando hacia el pasado”, explica. “La luz que hoy podemos ver fue producida por primera vez cuando el universo era mucho más joven”.

Uno de estos grandes misterios es la llamada energía oscura: la fuente de energía más significativa del universo presente. Esta energía, que se manifiesta como un tipo de anti-gravedad, se cree que contribuye a la expansión acelerada del universo.

Por lo tanto, el objetivo final es comprender de qué está compuesta la energía oscura y responder a preguntas clave sobre si dicha energía siempre ha estado presente en la misma cantidad y si su volumen podría cambiar en el futuro.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy.

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Astronomía,Formación estelar,Formación planetaria

El universo podría tener más planetas como la Tierra de los que hasta ahora se creía

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Para que la naturaleza sea capaz de construir un planeta tipo terrestre como la Tierra, requiere la presencia de materiales que no estaban presentes en las primeras etapas en las que se formó el universo.

El Big Bang, o Gran Explosión, llenó el espacio de hidrógeno y helio. Los elementos químicos como el silicón y el oxígeno (componentes clave en la formación de rocas) se formaron con el transcurso de miles de años en el interior de las estrellas. ¿Pero cuánto tiempo duró la formación de estos elementos pesados? Y sobre todo: ¿Cuántos de estos compuestos químicos son necesarios para formar planetas?

Estudios recientes han mostrado que mundos gigantes como Júpiter tienden a formarse alrededor de estrellas que contienen elementos químicos más pesados que el Sol. Sin embargo, una investigación llevada a cabo por un equipo de astrónomos de la Universidad de Harvard encontraron que los planetas más pequeños que Neptuno se encuentran localizados alrededor de una gran variedad de estrellas, incluyendo aquellas que poseen menos elementos pesados que el Sol. Como resultado, los planetas rocosos como la Tierra podrían haberse formado más temprano de lo esperado en la historia del universo.

“Este trabajo sugiere que los planetas terrestres podrían haberse formado en cualquier momento en la historia de nuestra galaxia. Esto quiere decir también que no se requiere de muchas generaciones de estrellas que exploten para que se produzcan ”, afirmó David Latham del Instituto Smithsoniano de Astrofísica de Harvard.

Hay que mencionar que los científicos llaman metales a aquellos elementos que son más pesados que el hidrógeno y el helio y que se forman cuando los dos elementos anteriores se fusionan en el interior de las estrellas para dar lugar a compuestos cada vez más pesados y complejos.

Por otro lado, para llegar a sus más recientes conclusiones, los astrónomomos midieron la cantidad de metal que contienen otras estrellas utilizando como punto de referencia al Sol, encontrado que los astros con un mayor número de elementos pesados son considerados como ricos en metales, mientras que a los que tienen pocos elementos pesados se les consideran pobres en metales.

En 2012, Latham y sus colegas examinaron más de 150 estrellas en las que orbitaban planetas, todo esto con la finalidad de conocer la cantidad de metales pesados que contenían. Posteriormente relacionaron dicha `metalicidad´con el tamaño de los planetas asociados a los astros estudiados.

Y encontraron que los planetas más grandes tienden a orbitar estrellas con la misma cantidad de metales que el Sol o inclusive más. Los planetas más pequeños, sin embargo, se pudieron encontrar tanto en estrellas ricas en metales como en las que no los tenían. “Los planetas gigantes prefieren estrellas ricas en metales. Los pequeños no”, explica Latham.

También encontraron que los planetas terrestres se forman en un abanico de `metalicidades´, incluyendo sistemas con solamente un cuarto de la cantidad de metales que contiene el Sol. El descubrimiento también apoya el modelo de acreción del núcleo en la formación planetaria, en el cual el polvo primordial se acumula lentamente hasta formar cuerpos más grandes y, finalmente, planetas. Cuando uno de estos cuerpos es 10 veces más grande que la Tierra, es capaz de atraer hidrógeno y convertirse en un planeta gaseoso como Júpiter.

En este sentido, el núcleo de un planeta gigante debe formarse rápidamente ya que el hidrógeno en el disco protoplanetario se disipa rápidamente y, si no es atraído por la fuerza de gravedad de dicho planeta, entonces el hidrógeno es arrasado por los vientos solares en tan sólo unos pocos millones de años.

En conclusión: mayor `metalicidad´significa que es más fácil que se formen núcleos más grandes, lo que a su vez explicaría por qué es más probable encontrar a un gigante gaseoso orbitando una estrella rica en metales.

Y la posibilidad de que existan más planetas como la Tierra en el universo, como se ha podido demostrar con esta investigación, nos abre el camino para no detenernos en la búsqueda de una civilización como la nuestra, la cual podría estar a la vuelta de la esquina.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy.

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Astronomía,Cosmología,Formación estelar

Encuentran las primeras estrellas que se formaron en el universo

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Espacio Profundo
Esta imagen del espacio profundo ha sido tomada por el telescopio Espacial Hubble. Nos muestras aquellas que se formaron hace 400 y 800 millones de años después del de la Gran Explosión /Crédito: Daily Galaxy.

Investigadores del Massachusetts Institute of Technology (MIT) y de la Universidad de California en San Diego, Estados Unidos, han logrado retroceder en el tiempo, nada más y nada menos que al escenario donde se formaron las primeras galaxias y estrellas en el universo temprano, donde han encontrado material que no posee elementos químicos pesados que son esenciales para la formación de estrellas como nuestro Sol. Para realizar estas mediciones, el equipo analizó la luz proveniente de cuásares, que son galaxias jóvenes que se encuentran a más de 13 mil millones de años luz de la Tierra.

Las observaciones de los cuásares proveen una maravillosa instantánea de nuestro universo durante su infancia (unos 750 millones de años después de que ocurriera la Gran Explosión). Y a partir del análisis del espectro de la luz proveniente de estos objetos se ha podido determinar que los gases que los rodean no contienen elementos pesados, lo que a su vez nos dice que estos cuásares estuvieron presentes cuando comenzaron a formarse las primeras estrellas en el universo.

De acuerdo con uno de los investigadores, Robert Simcoe del MIT, “las primeras estrellas en el universo no se formaron de forma espontánea e instantánea al mismo tiempo, pero es en este punto en el que las hemos encontrado donde comienzan a ser muy interesantes”.

Con base en numerosos modelos teóricos, la mayoría de los científicos están de acuerdo en que el universo se formó a partir de una gran explosión que sucedió hace unos 13,700 millones de años, ahora conocida como Big Bang, y que arrojó grandes cantidades de materia y energía, creando una rápida expansión del universo. En los minutos subsecuentes a esta explosión, los protones y neutrones colisionaron unos con otros y se fusionaron para formar hidrógeno y helio. Eventualmente, el universo se enfrió hasta un punto que dejó de producir estos elementos fundamentales, dejando al hidrógeno como el elemento dominante del universo. Los elementos pesados como el carbono y el oxígeno no se formarían hasta que aparecieron las primeras estrellas.

Por otro lado, los astrónomos han intentado identificar el punto en el que las primeras estrellas nacieron a partir del análisis de la luz de objetos más distantes ya que, entre más lejos se encuentra un objeto, más viejo es. Hasta ahora, los científicos han sido capaces de observar objetos cuya edad es de 11 mil millones de años. Todos estos poseen elementos pesados, lo que sugiere que estas estrellas, en este punto, ya presentaban características de plenitud, de estar bien establecidas y “funcionando” en el universo.

Uno de los cuásares que han sido utilizado para llegar a las conclusiones referentes a las características de estas primeras estrellas en el cosmos, fue descubierto en Agosto de 2011 y es el más distante que jamás se haya encontrado. Para estudiarlo, el equipo del doctor Simcoe construyó un espectrómetro de infrarrojos que instalaron en el Telescopio Magallanes que se encuentra en Chile.

Y fue el pasado mes de enero de 2012 cuando el equipo comenzó recibir la luz de este cuásar. El espectrómetro dividió la luz que llegaba al telescopio en diferentes longitudes de onda, para que posteriormente el equipo de investigadores la imprimiera en forma de gráficas. Luego, ya que las ondas lumínicas habían sido divididas, se pudo determinar la composición química de este objeto. Recordemos que cada elemento químico deja una huella que lo caracteriza y, partiendo del hecho de que la luz deja un patrón determinado cuando es absorbida, es capaz de evidenciar las características químicas de los materiales y su composición.

En este cuásar en particular, el equipo de investigadores sí encontró evidencia de hidrógeno, pero no de elementos pesados tales como oxígeno, silicón, hierro y magnesio, por lo que este descubrimiento probaría la ausencia los elementos mencionados que resultan fundamentales para la formación de vida y, por supuesto, de estrellas más pesadas.

La investigación ha sido publicada en la revista Nature.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy

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