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Astrónomos descubren que una erupción solar se comporta como supernova

solarflare

En los últimos años, un grupo de investigadores ha estudiado el comportamiento de la corona Solar: específicamente han estudiado las emisiones de masa, explicando así por primera vez los detalles de cómo se comportan estas enormes erupciones cuando regresan al Sol luego de ser lanzadas al espacio. También han descubierto que estas erupciones podrían equipararse con aquellas que suceden en el espacio profundo, específicamente en la Nebulosa del Cangrejo, que se encuentra a unos 6500 años luz de distancia y que es millones de veces más grande que el Sol.

Llegar a esta conclusión ha sido posible gracias a que el 7 de Junio de 2011, el Sol lanzó material en grandes proporciones, algo que hasta entonces nunca había sucedido. Durante el tiempo que siguió a la erupción, parte del material terminó en el espacio pero otra gran parte regresó al mismo Sol. Gracias a este fenómeno los científicos pueden estudiar con mucho detalle como se comporta el plasma solar.

“Durante mucho tiempo hemos sabido que el Sol tiene un campo magnético tal y como lo tiene la Tierra, el problema radica en que, en algunos lugares, dicho campo magnético es muy débil para ser medido. Gracias a estas explosiones fortuitas podemos medir el campo magnético y analizar con mayor detalle las características de este plasma”.

Desde 2010, el Observatorio Solar Dinámico ha estado constantemente fotografiando la superficie solar. Así, para nuestro ojos, nuestra estrella parece no tener cambios, pero gracias a los instrumentos que lleva abordo el satélite, los detalles de la corona solar son magnificados y muchas longitudes de onda de luz pueden ser observadas, algo que sería imposible debido a que una gran cantidad de luz es detenida por la atmósfera terrestre.

La erupción del 7 de Junio de 2011 es, por mucho margen, la más grande que se tenga noticias desde que comenzaran los registros de este fenómeno. Lo que significa que la gran cascada de materia que cayó de nuevo al Sol después de la gran erupción fue una excelente oportunidad para estudiar, a escalas muy grandes, los fluidos dinámicos de este fenómeno.

“Nosotros pudimos notar que el penacho de plasma que se formó era bastante particular. Mientras caía en el Sol, repetidamente se dividía en partes como las gotas de tinta cuando caen en agua”, afirma uno de los investigadores.

Los materiales menos densos generalmente flotan sobre los materiales más densos sin mezclarse, como es el caso del agua y el aceite, o las diferentes capas que tiene un coctel. Pero cambiando el orden, poniendo los materiales más densos arriba, se podrá observar que el material más denso comenzará a desplazarse, poco a poco, hacia abajo. El complejo patrón formado por el fluido más denso, hace que este comience a dividirse en “finos dedos”. Esto se debe a un fenómeno conocido como la inestabilidad Rayleigh Taylor.

Este fenómeno de Rayleigh Taylor pudo ser observado mientras el plasma volvía a caer sobre la superficie del Sol. Esto se debe a que el plasma solar es mucho más denso que la atmósfera solar.

El mismo fenómeno ha sido observado en la nebulosa del Cangrejo, que es el remanente de una supernova que explotó en el siglo X. En el milenio que siguió a la explosión, material muy denso comenzó a caer al centro de la nebulosa, cambiando las proporciones de los dedos, haciéndoles parecer más gordos.

Así, el equipo de investigadores ha podido concluir que la erupción del 7 de Junio de 2011, aunque sucediera en una de las zonas  del Sol con un campo magnético más débil, pudo apreciarse una modificación en el efecto Rayleigh Taylor, cambiando la forma del penacho de plasma mientras caía de nuevo al Sol.

Este es, sin duda, el ejemplo más espectacular de este efecto jamás observado en el Sol.

En el siguiente vídeo se puede ver la erupción que ocurrió el 7 de Junio de 2011:

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: phys.org

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La onda expansiva de una supernova se mueve a más de 12 kilómetros por segundo

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Un grupo de científicos han capturado la explosión de una supernova que se encuentra a 10,000 años luz de distancia  y cuya onda expansiva se mueve a más de 12 kilómetros por segundo.

Las nuevas medidas del remanente de la supernova W44 no solamente revelan la rapidez de la onda de choque, sino también la cantidad de energía que ha sido liberada. Observaciones de este tipo permiten a los astrónomos comprender cómo las supernovas modelan el ambiente que las rodea.

La onda de choque causado por la explosión de la supernova se expande, teniendo un impacto muy grande en la composición y en el estado físico del material interestelar que en forma de gas rodea a la estrella.

Las supernovas se producen cuando una estrella muy grande, de al menos ocho veces la masa del Sol, deja de producir el suficiente combustible para seguir manteniéndose y entonces colapsa sobre sí misma lanzando al espacio grandes cantidades de material y energía.

La muerte de estos gigantes astros activan una gran cantidad de importantísimos efectos secundarios que son los que, por ejemplo, son los que producen los elementos más pesados que le dan vida a los planetas y asteroides.

Pese a todo, aún poco se sabe de la velocidad y de la energía asociada con la onda expansiva ya que los telescopios actuales solamente permiten observar en regiones limitadas de espacio y las supernovas requieren de observaciones mucho más amplias.

Por tanto, las observaciones más amplias, con el equipo actual, requieren mayor tiempo de exposición. Por consiguiente, las observaciones del gas interestelar que es influenciado por la onda de choque de una supernova han sido limitadas a una cierta área.

Los astrónomos han estudiado W44, que se encuentra en la constelación del Águila, desde finales de los años 90. En el más reciente estudio han utilizado un radio telescopio de 45 metros de diámetro situado en Japón, además del telescopio submilimétrico de Atacama, Chile.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Space.com

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¿Pudo haber contribuido la explosión de una supernova en la formación del sistema solar?

This composite image shows a superbubble in the Large Magellanic Cloud.

 

Un nuevo estudio publicado por dos investigadores de la Universidad de Chicago ponen a prueba la noción de que la fuerza de una estrella en explosión intervino en la formación del Sistema Solar. En este estudio, Haolan Tang y Nicholas Dauphas encontraron una baja abundancia del isótopo radioactivo hierro 60 (la señal indicadora de una estrella que explotó) en el material que forma el Sistema Solar.

Para lograr su objetivo, buscaron material remanente de explosiones estelares en meteoritos con la finalidad de determinar las condiciones bajo las cuales el sistema solar se formó. Algunos remanentes son isótopos radioactivos (los isótopos no son otra cosa que átomos energéticos e inestables que decaen con el transcurso del tiempo). En la década pasada, los científicos han encontrado grandes cantidades del isótopo radioactivo hierro 60 en los materiales que se formaron en las edades tempranas del universo.

“Si tienes hierro 60 en cantidades abundantes en el sistema solar, quiere decir que es la evidencia de que allí se encuentra la presencia de una supernova”, afirmó el profesor Dauphas. De hecho, el hierro 60 solamente se puede originar a partir de la explosión de una de estas estrellas, de tal manera que los científicos han tratado de explicar esta abundancia aparente sugiriendo que una supernova pudo haber existido cerca de  nuestro Sistema Solar esparciendo dicho  isótopo a través de la gran explosión que produjo.

Sin embargo, Tang y Dauphas descubrieron que los niveles de hierro 60 eran uniformes y bajos en el material del sistema solar temprano. Y llegaron a esta conclusión realizando pruebas de ejemplares de meteoritos. Para medir la abundancia de este isótopo, analizaron los mismos materiales con los que previamente habían trabajado otros investigadores, pero utilizando un método diferente y más preciso.

Y es que métodos previos llevados a cabo por otros científicos mantenían las muestras de meteoritos intactas y no removían completamente las impurezas, lo que llevaba a que las mediciones contuvieran más errores. La aproximación de Tang and Dauphas, sin embargo, requirió poner las muestras de meteorito dentro de una solución antes de realizar las mediciones, esto con la finalidad de remover las impurezas. Este procedimiento produce resultados con mucho menor cantidad de errores.

Por otro lado, para determinar si el hierro 60 estaba ampliamente distribuido, el par de investigadores analizaron otro isótopo del hierro (hierro 58). Las supernovas producen ambos isótopos bajo el mismo proceso, de tal suerte que Tang y Dauphas fueron capaces de seguir la distribución del hierro 60 a través de la medición de la distribución del hierro 58.

“Ambos isótopos actúan como gemelos inseparables: una vez que supimos en donde estaba el hierro 58, intuimos que el hierro 60 no podía estar muy lejos”, explica Dauphas. Y lo que finalmente encontraron fueron pequeñas variaciones de hierro 58 en las mediciones hechas en varias muestras de meteoritos, lo cual confirma su conclusión de que el hierro 60 estaba uniformemente distribuido.

Para dar cuenta de estos hallazgos sin precedentes, Tang y Dauphas sugieren que los bajos niveles de hierro 60 probablemente provienen de la acumulación por largo tiempo de este isótopo en el medio interestelar, en las cenizas de estrellas muertas, en lugar de ser producto de la explosión de una estrella supernova cerca de nuestro sistema solar, como otros autores sugieren.

Sin embargo, es más difícil dar cuenta de la grana abundancia de aluminio 26, que implica la presencia de estrellas cercanas. Y en lugar de explicar esta abundancia partiendo de la existencia de una supernova, Tang y Dauphas proponen que una estrella masiva (quizá más de 20 veces la masa del Sol) arrojó sus capas exteriores a través de los vientos estelares, dispersando el aluminio 26 y contaminando el material que eventualmente podría haber formado el sistema solar, mientras que el hierro 60 permaneció guardado y “asegurado” en el interior de aquella estrella. Si el sistema solar se formó a partir de este material (aluminio 26), este escenario alternativo explicaría la abundancia de ambos isótopos.

“En el futuro, nuestro estudio debe ser considerado cuando la gente intente contar su historia sobre el origen y la formación del sistema solar”, afirmó Tang.

Los resultados de la investigación apareciron publicados en línea, el mes pasado, en Earth and Planetary Science Letters.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: Daily Galaxy.

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Logran capturar imágenes del remanente de una supernova

Crédito: NASA

El material que se ve aquí es producto de la explosión de la supernova W44. La imagen combina onda largas en infrarrojos y ondas cortas de rayos X que han sido capturadas por los observatorios Herschel y XMM-Newton que son operados por la Agencia Espacial Europea y la NASA.

Los restos de esta supernova se encuentran a unos 10,000 años luz de distancia, los cuales se mezclan con un cúmulo denso de gas que está formando estrellas en la constelación del Águila.

El remanente de una supernova es el producto de una estrella masiva que ha llegado al final de su vida y que expele sus capas externas en una dramática explosión. Lo que queda después de esa explosión es un núcleo que gira a gran velocidad y que los astrónomos llaman estrella de neutrones o pulsar.

Identificado como PSR B1853+01, el pulsar aparece como un punto muy brillante arriba a la izquierda de W44, coloreado en azul en esta imagen. Se piensa que tiene unos 20,000 años. Como todos los pulsares, entre más rápido gire, mayor cantidad de viento cargado con partículas energéticas y ondas en rayos-X serán expulsadas hacia el espacio. El centro del remanente de la supernova también brilla a partir de ondas en Rayos X que provienen de gases calientes que llenan la cáscara a temperaturas de varios millones de grados.

Los “ojos” infrarrojos del telescopio Herschel también han sido capaces de observar gas y polvo caliente lejos de W44, donde nuevas estrellas se están congregando. Algunos ejemplos incluyen una región de formación estelar que tiene forma de cabeza de flecha a la derecha de W44.

En términos generales, un número compacto de objetos dispersos a través de la escena son las semillas de futuras estrellas que eventualmente emergerán de sus capullos polvorientos.

Finalmente, emisiones difusas de color púrpura en la parte inferior derecha de la imagen nos ofrecen una idea del plano de la Vía Láctea.

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Traducido y editado por Julio García.

Referencia: BBC

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Lentes gravitacionales confirman que el universo se expande aceleradamente

FIGURA 1: Imagen de SDSSJ1226-0006, un nuevo lente gravitacional de un cuásar descubierto en este estudio, donde se ve cláramente dos distintas imágenes del mismo cuásar (blanco), así como una galaxia masiva al fondo (naranja) que produce lentes gravitacionales. /Fuente: http://www.physorg.com

Un equipo internacional de investigadores encabezados por Masamune Oguri del Instituto Kavli para la Física y las Matemáticas del Universo y Naohisa Inada de la Escuela Nacional de Tecnología en Nara, Japón, han realizado un estudio sin precedentes de las lentes gravitacionales producidos por cuásares, y que han sido utilizados para medir la historia de la expansión del universo. El resultado ofrece fuerte evidencia de que la expansión del universo se está acelerando. Ha habido una gran cantidad de observaciones que sugieren una acelerada expansión cósmica, incluyendo Supernovas distantes a cuyos investigadores les ha valido la obtención del Premio Nóbel de Física 2011 (ver FIGURA 1).

Sobre esta nueva investigación que confirma que el universo se expande cada vez más rápido, Oguri y su equipo utilizaron un enfoque completamente diferente que refuerza el papel fundamental de la energía oscura en dicha expansión.

Hay que decir que los cuásares, que siempre se encuentran muy lejos de la Tierra, son objetos muy luminosos que están alimentados por la acreción de gas dentro de los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias distantes. Los lentes gravitacionales son un fenómeno en el cual un objeto distante se divide en dos o más imágenes debido a la presencia de un objeto masivo que se encuentra al frente.

Toshifumi Futamase, profesor de la Universidad de Tohoku, comenta sobre la investigación: “el profesor Oguri es un jóven científico que trabaja en el campo de la investigación de lentes gravitacionales. Él encabeza la prueba de la presencia de la energía oscura utilizando lentes gravitacionales por lo que el gran avance de este estudio tiene un gran significado estadístico que ha sido posible gracias al gran número de ejemplos que se tienen de cuásares en el Explorador Digital del Espacio Sloan (SDSS, por sus siglas en inglés)”. Hay que decir también que el fenómeno de las lentes gravitacionales, también llamados “espejismos cósmicos”, fueron descubiertas por primera vez en 1979, y desde entonces más 100 lentes gravitacionales producidos por cuásares han sido reportados.

En lo que respecta al trabajo central de Oguri y su equipo, debemos decir que lo que hicieron fue realizar un largo y minucioso estudio, que duró más de 10 años, para buscar lentes gravitacionales dentro de 100,000 cuásares. El equipo encontró, afortunadamente, cerca de 50 nuevos.

La frecuencia de lentes gravitacionales, la cual puede ser medida contando el número de estas lentes que se producen en un catálogo de cuásares que ya existe, permite inferir la velocidad de expansión del universo, debido a que dicha velocidad de expansión incrementa la distancia entra cada cuásar y por tanto aumenta la probabilidad de que se formen lentes gravitacionales. (ver FIGURA 2).

FIGURA 2: Ilustración de las medidas de los lentes gravitacionales y de la velocidad de expansión. La expansión acelerada incrementa la distancia al cuásar, dando mayor probabilidad de tener una galaxia masiva muy cerca de la trayectoría de luz para producir lentes gravitatorios. /Fuente: http://www.physorg.com

Por otro lado, el equipo midió también la probabilidad de lentes gravitacionales entre cuásares distantes que es de alrededor de un 0,05%; probabilidad que luego fue comparada con detallados cálculos teóricos para extraer información sobre la historia de la expansión. El resultado indica que la expansión del universo se está acelerando, lo cual sugiere que el universo debe estar compuesto por una misteriosa energía llamada energía oscura.

“La aceleración y la expansión del universo es uno de los problemas centrales de la cosmología moderna”, afirma Oguri. “En 2011 el Premio Nóbel de Física fue otorgado por el descubrimiento de la aceleración del universo utilizando observaciones de supernovas distantes. Hay que tener precaución porque este método, utilizando supernovas, se basa en varios supuestos y por consiguiente experimentos independientes deben ser realizados para corroborar el resultado. Nuestro nuevo resultado utilizando lentes gravitacionales no sólamente ofrece fuertes evidencias adicionales de dicha aceleración, sino  también es útil para realizar medidas precisas de la velocidad a la que se expande, lo cual es esencial para investigar la naturaleza de la energía oscura”.

Comparaciones cuidadosas con otras observaciones cosmológicas llevan a concluir que la energía oscura se comporta casi como la constante cosmológica de Einstein. “Métodos estadísticos sobre lentes gravitacionales en cuásares han sido conocidos por ser sensibles a la historia de la expansión del universo”, afirma Masashi Chiba, profesor en la Universidad de Tohoku, quien añade: “éste fenómeno ya había sido estudiado en los años 90 por investigadores japoneses, de hecho, las observaciones de lentes gravitacionales en ese entonces ya insinuaban la presencia de la energía oscura, pero por el tamaño de muestra que era muy pequeño y por la incertidumbre en el modelo teórico de la tasa de los lentes el resultado no fue ampliamente aceptado. Esta nueva investigación lleva a cabo un enorme estudio de los lentes gravitacionales en cuásares y adopta más sofisticados cálculos teóricos para construir un caso muy convincente de la expansión acelerada del universo”.

TRADUCCIÓN Y EDICIÓN DE Julio García.

FUENTE: Physorg.com