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Astrónomos descubren una galaxia masiva compuesta por materia oscura

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Un equipo de astrónomos ha encontrado una galaxia cercana –en la constelación de Coma– que tiene una masa muy similar a la que tiene nuestra galaxia la Vía Láctea, pero contiene menos del 1% de sus estrellas.

La galaxia encontrada emite energía de forma muy débil y ha evadido ser detectada durante décadas. Ahora, el equipo que está detrás del descubrimiento tratan de descifrar cómo es que su falta de estrellas no ha hecho que esta galaxia desaparezca. Una de las conclusiones a las que han llegado es que está formada por 99,99% de materia oscura.

Se estima que la materia oscura conforma el 27% de toda la materia y la energía que se puede observar en el universo. De ella podemos inferir su existencia debido a que detectamos solamente su fuerza gravitatoria, mientras que no podemos detectar alguna forma de luz o radiación.

A pesar de todos los años que se han investigado, no tenemos hasta ahora ninguna idea qué es realmente la materia oscura. Sólo sabemos que esta materia invisible es crucial para la estabilidad del universo.

Las galaxias giran tan rápido que únicamente por la fuerza de gravedad nos podemos explicar el hecho de que permanezcan unidas y cohesionadas. Algo más debe de estar sujetándolas, algo más que también mantiene a la estructura del universo mismo cohesionada. Una de las respuestas que dan los científicos a esta realidad, es precisamente, la existencia de materia oscura.

De hecho, el Modelo Estándar de la Cosmología sugiere que existe mucha materia oscura en el Universo donde por cada gramo de átomo que existe, hay al menos cinco veces más de materia oscura.

Ahora los científicos han encontrado una galaxia que está hecho casi completamente por esta materia.

Llamada “Dragonfly 44”, la galaxia fue descubierta en 2014, cuando un equipo de astrónomos, utilizando el Observatorio Keck  y el Telescopio Gemini norte situado en Manuakea, Hawaii, localizó un gran número de galaxias  denominadas“mullidas” o “suaves” en una región llamada el “Cúmulo Coma”, que se encuentra a unos 320 millones de años luz.

“Si la Vía Láctea es un mar de estrellas, entonces estas nuevas galaxias descubiertas son como jirones de nubes”, afirma uno de los investigadores, Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale.

“Nos estamos haciendo algunas primeras ideas de cómo se formaron y es notable que hayan sobrevivido”, añade el investigador.

“El descubrimiento se enmarca por una región bastante densa y violenta del espacio llena de materia oscura y galaxias zumbando alrededor, por lo que creemos que deben estar envueltas en su propio escudo de materia oscura que las protege de un asalto intergaláctico”.

Ahora van Dokkum y su equipo han tenido la oportunidad de poner a prueba sus hipótesis y averiguando la masa de “Dragonfly 44” afirman que tienen suficiente evidencia para sugerir que realmente la materia oscura realmente está uniendo o “pegando” la galaxia entera.

Los científicos midieron también la velocidad de las estrellas en “Dragonfly 44” durante 33.5 horas durante un periodo de seis noches, y han utilizado esta información para calcular la masa completa de la galaxia en cuestión.

Un incremento en la velocidad de un objeto producirá que este incremente su energía de movimiento y por lo tanto su masa, lo que significa que entre más rápido vayan estas estrellas, más masiva será la galaxia en la que se encuentran.

Habiendo medido la velocidad de las estrellas de “Dragonfly 44” a una velocidad de 47 kilómetros por segundo, el equipo a podido calcular que es alrededor de 1 trillón de veces más masivo que el Sol, bastante más pesado para mantenerse unido sin la presencia de la materia oscura que es la que en realidad ayuda a esta galaxia a permanecer cohesionada.

“El movimiento de las estrellas te dice cuánta materia hay ahí”, afirmó van Dokkum en una entrevista concedida al periodista Avery Thompson de la revista Mecánica Popular, donde también ha señalado que “no les importa la forma que tiene la materia, simplemente nos está diciendo que está ahí. Utilizando el Telescopio Keck, encontramos muchísima más masa señalada por el movimiento de las estrellas que la masa que en realidad hay ahí producto de la presencia de esas estrellas”.

Habiendo estimado que la galaxia necesita estar formada por 99,99 % de materia oscura para permanecer intacta, el equipo ha encontrado oficialmente la galaxia más oscura de que hasta hoy se tengan noticias, ya que una galaxia muy parecida fue encontrada hace unos años en el llamado Cúmulo de Virgo con un 99,96% de materia oscura.

Este descubrimiento, a pesar de lo maravilloso que resulta, produce más preguntas que respuestas. Ahora mismo, todo candidato potencial para ser considerado materia oscura, ha fallado para producir suficiente evidencia para explicar de qué está hecho y, hasta ahora, las únicas galaxias formadas por materia oscura que hoy conocemos han sido muy pequeñas.

“Dragonfly 44” es grande, y nadie puede saber ahora cómo pudo hacerse tan grande, y permanecer grande, con tan poca materia visible.

“Es difícil argüir o estar en desacuerdo con las últimas observaciones, sin embargo, la conclusión a la que llega este trabajo va en contra de mi entendimiento sobre cómo se forman las galaxias”, afirma la astrónoma de la Universidad de Yale, Marla Geha, quien, por cierto, no estuvo implicada en el descubrimiento.

Geha también afirma que “yo espero que estos objetos sean más bien raros y que solamente se formen en ambientes especiales como los cúmulos densos de galaxias, de otra forma tendremos que reescribir la historia de cómo se forman las galaxias”, concluye.

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Traducido y editado por Julio Moll. 

Referencia: http://www.sciencealert.com/astronomers-have-discovered-a-massive-ghost-galaxy-that-s-99-99-percent-dark-matter

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La Vía Láctea se encuentra en un supercúmulo de 100,000 galaxias

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Un equipo de astrónomos ha determinado que nuestra galaxia, la Vía Láctea, forma parte de un enorme cúmulo de otras galaxias llamado “Laniakea”: nombre hawaiano que en español significa “cielo inmenso”. El descubrimiento clarifica los límites en donde nos encontramos.

La Vía Láctea reside en la parte externa del supercúmulo el cual tiene unos 500 millones de años luz en diámetro y contiene la masa de de cientos de miles de millones de Soles que residen en más de 100,000 galaxias.

El nuevo estudio también aclara muchas cosas del llamado Gran Atractor, que es un importante foco de gravedad en el espacio intergaláctico y el cual tiene una gran influencia en el movimiento de nuestro Grupo Local de galaxias y de otros cúmulos.

Dentro de los límites del supercúmulo, Laniakea, el movimiento de las galaxias tiende a ir hacia adentro, de la misma manera en que las corrientes de agua siguen un camino específico en un valle.

“Finalmente hemos establecido los contornos que definen al supercúmulo que llamamos hogar”, afirma uno de los investigadores principales del estudio. “Este descubrimiento no se diferencia del hecho de que, por primera vez, sabemos que nuestro hogar es parte de un país más grande que establece sus bordes con el de otras naciones”.

Los supercúmulos, formados por cientos de miles de galaxias, son consideradas como las estructuras más grandes del universo conocido. Están hechos de muchos cúmulos, como nuestro propio Grupo Local, el cual contiene cientos de miles de galaxias y de cúmulos masivos que, a su vez, contienen cientos de miles de galaxias y estrellas. Todos están interconectados. La estructura podría ser equiparable a cuando visualizamos a cientos de miles de neuronas de nuestro cerebro las cuales están interconectadas entre sí.
Para hacer una cartografía cósmica cada vez más exacta, los investigadores proponen una nueva manera de evaluar estas grandes estructuras al examinar el impacto que tienen en el movimiento de las galaxias. Una galaxia que se encuentre entre dos grandes estructuras tendrá un comportamiento gravitatorio específico dependiendo de cómo estén balanceadas las fuerzas de gravedad. Y utilizando el Gran Telescopio de Green Bank y otros radiotelescopios para crear un mapa de las velocidades de una galaxia a través de nuestro universo local, el equipo fue capaz de definir la región del espacio donde cada superculster domina. “Las observaciones del telescopio de Green Bank han jugado un rol significativo en la investigación que nos ha llevado a este nuevo entendimiento de los límites y las relaciones que se establecen entre los supercúmulos”, afirma el científico Brent Tully.

El nombre de Laniakea ha sido sugerido por un profesor de lingüística de la Universidad de Hawaii, el cual hace honor a los navegadores Polinesios, quienes utilizaban el conocimiento de los cielos para navegar a través de la inmensidad del Océano Pacífico.

A continuación les dejamos un video para que se den una idea de lo que representa nuestra Vía Láctea en el Gran Supercúmulo. Como podrán apreciar, apenas somos una mota de polvo en el inmenso mar de estrellas y galaxias:

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy.

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Encuentran un par de agujeros negros supermasivos en galaxia inactiva

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Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto un par de agujeros negros supermasivos girando uno en torno del otro. Esta es la primera vez que se encuentran este tipo de agujeros en una galaxia inactiva. 

La mayoría de las galaxias masivas en el universo tienen al menos un agujero negro supermasivo en su centro. Hablar de dos hoyos negros implicaría hablar de que alguna vez hubo dos galaxias que compartieron el mismo lugar, por tanto descubrir agujeros negros binarios les ayuda a los astrónomos a comprender cómo han evolucionado las galaxias hasta tener la forma que actualmente poseen. 

Estos pueden deducir la existencia de estos agujeros gracias a que son capaces de devorar toda la materia y el gas que encuentran a su paso. De hecho, en el proceso de destrucción, el gas es calentado a varios miles de grados centígrados, lo que lo hace brillar en forma de rayos X. 

Otro dato curioso sobre el nuevo descubrimiento es que este par de agujeros negros se encuentran en una galaxia inactiva. 

Por otro lado, puede haber una gran población de galaxias inactivas que hospedan agujeros negros binarios en su centro, pero encontrarlos es una tarea bastante complicada porque en las galaxias inactivas no existe nubes de gas que alimenten a o los agujeros, de tal manera que el núcleo de estas galaxias es prácticamente negro. 

En una galaxia activa el agujero negro es continuamente alimentado por nubes de gas. En cambio, en las galaxias inactivas los agujeros negros son alimentados por eventos que prácticamente es imposible predecir y que llegan a ser extremadamente fortuitos.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Astronomy Magazine.

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En el corazón de la Vía Láctea habría materia oscura

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Del lado izquierdo de este cuadro aparece una imagen de rayos gamma con una energía de entre 1 y 3,16 GeV, encontrada en el centro de la Vía Láctea. El color rojo indica las zonas donde se concentra con mayor cantidad la energía. En la imagen del lado derecho se eliminó intencionalmente cualquier fuente rayos gamma, por lo que la energía que se sigue produciendo es debido a la presencia de materia oscura.

Los astrónomos tienen, hoy, una de las mayores pistas sobre la naturaleza de la materia oscura, la extraña e invisible propiedad o cosa que domina e impregna el universo material.

El centro de nuestra Vía Láctea genera una mayor cantidad de rayos gamma de lo que puede ser explicado a través de fuentes convencionales como, por ejemplo, los remanentes de supernovas o las superdensas estrellas de neutrones conocidas como pulsares. Este exceso de materia oscura podría ser producida por la aniquilación y el choque de partículas y antipartículas.

La materia oscura- que se cree forma más del 80 por ciento de la materia del universo- ha sido bautizada así debido a que, en apariencia, no emite ni absorbe luz. De hecho no puede ser captadas por los telescopios actuales. 

Los científicos intuyen su existencia debido a que ejerce una fuerza de gravedad sobre la materia ordinaria. 

Los rayos gamma, la luz más energética del universo, también provee de otro método potencial de detección. Por otro lado, muchos científicos piensan que la materia oscura está compuesta fundamentalmente por las llamadas Partículas Masivas Débiles también conocidas como WIMP´s. La teoría sugiere que algunos tipos de WIMP´s se aniquilan cuando chocan unas con otras, mientras que otros generan una partícula secundaria que decae muy rápido cuando se produce la interacción. 

En este nuevo estudio, los investigadores utilizaron datos del Telescopio de Rayos Gamma Fermi con la finalidad de hacer mapas del centro de la Vía Láctea en longitudes de onda donde se manifiestan los rayos gamma. 

Los mapas revelan un “exceso” de emisiones de rayos gamma que se extienden unos 5,000 años luz desde el centro de nuestra galaxia. 

El exceso de rayos gamma puede ser explicado por la aniquilación de partículas de materia oscura con una masa de 31 a 40 mil millones de electrovoltios. 

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Space.com

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Descubren un rápido y furioso agujero negro

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Un agujero negro con chorros extremadamente potentes ha sido encontrado en la galaxia vecina Messier 83 (M83) por un equipo de investigadores australianos y americanos.

Los agujeros negros son, por definición, invisibles, pero cuando la materia cae en uno de ellos, se convierten en un tipo de máquinas verdaderamente eficientes.

Arroja en ellos algo de combustible (cualquier clase o tipo de materia funciona) y verás cómo se produce una gran cantidad de energía que es extraída de la materia conforme va acercándose y cayendo en el campo gravitacional del agujero.

Si la máquina de un automóvil fuera tan eficiente como un agujero negro, podríamos manejar hasta Saturno y regresar con tan solo un litro de gasolina.

En la Tierra no tenemos coches que cuya energía les sea dada por por agujeros negros porque nadie ha sido capaz de crear agujeros negros que quepan en el bolsillo de un pantalón.

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Esta es una imagen tomada por el telescopio Espacial Hubble del microquasar MQ1 que se encuentra en M83. Dos lóbulos de gas caliente, creado por el par de chorros, son claramente visibles a cada lado de la fuente central. /Fuente: http://www.phys.org

Pero la naturaleza sí que se las ha ingeniado para hacer agujeros negros y utilizarlos como una forma compacta de energía. La más energética y la más explosiva fuente en el universo (como los quasáres y las explosiones de rayos gama) son producidas por el campo de gravedad de los agujeros negros, no por la fusión nuclear (que le da energía al Sol y a las demás estrellas).

Conforme más exploramos el cosmos alrededor de nosotros, tenemos más evidencias de la presencia de agujeros negros activos y el efecto que ellos generan en el entorno en el que se encuentran. El ejemplo más claro de esto es el nuevo objeto identificado como MQ1 el cual es el microquasar más energético en M83.

La energía generada justo afuera de un agujero negro se extiende hacia el exterior a través de dos vías posibles:

1. radiación, como calor, luz visible luz ultravioleta y rayos X.

2. chorros hechos de electrones, positrones (que son electrones con carga positiva) y en algunas ocasiones núcleos atómicos.

Por otro lado, medir la luminosidad radioactiva es relativamente sencillo, gracias a los telescopios de rayos X que se encuentran en órbita como el Chandra, el XMM-Newton y el Swift.

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La galaxia espiral M83.

Pero medir la energía de los chorros es una tarea un tanto más complicada, ya que estos chocan y se confunden con el gas interestelar que rodea al agujero negro. Los chorros se encargan de calentar el gas interestelar, de tal suerte que los agujeros negros con poderosos chorros tienden a estar rodeados por una burbuja de gas tremendamente caliente y en estado ionizado, así como de electrones libres.

Gracias a que los astrónomos pueden medir el tamaño y la luminosidad de esta burbuja, pueden estimar el poder de los chorros y saber también durante cuánto tiempo han estado encendidos. Esto es precisamente lo que se hizo con MQ1 en la galaxia M83.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: www.phys.org