Nuestra galaxia podría estar muerta y no lo sabríamos

¿Puede una galaxia (como NGC 3810 en este caso)que tiene una estructura en espiral clásica también estar ya muerta? Crédito: ESA / Hubble y la NASA, CC BY






Como un zombi, la Vía Láctea podría estar ya estar muerta, pero todavía sigue adelante. Nuestro vecino galáctico de Andrómeda es casi seguro que expiró hace unos pocos millones de años, pero sólo recientemente comenzó a mostrar signos externos de su desaparición.


Las galaxias parecen ser capaces de "perecer" - es decir, dejar de girar el gas en nuevas estrellas - a través de dos vías 

muy diferentes, impulsados ​​por procesos muy diferentes. Las galaxias como la Vía Láctea y Andrómeda lo hacen muy, muy lentamente a lo largo de millones de años.

Cómo y por qué las galaxias dejan de formarse estrellas y cambian su morfología o forma, es uno de los grandes interrogantes de la astrofísica extragaláctica. Ahora podemos estar a punto de ser capace de reconstruir cómo sucede. Y parte del agradecimiento se lo debemos a los científicos ciudadanos que estudian millones de imágenes de galaxias para clasificar lo que hay ahí fuera.

Las galaxias crecen haciendo nuevas estrellas

Las galaxias son sistemas dinámicos que acrecen continuamente con gas y convierten parte de él en estrellas.

Al igual que las personas, las galaxias necesitan alimentos. En el caso el alimento de las galaxias es un suministro de gas de hidrógeno fresco de la red cósmica, los filamentos y halos de materia oscura que componen las estructuras más grandes en el universo. Como este gas se enfría y cae en halos de materia oscura, se convierte en un disco que luego puede enfriarse aún más y, finalmente, fragmentar en estrellas.

Izquierda: una galaxia espiral en llamas en la luz azul de las estrellas jóvenes con la formación estelar en curso; derecha: una galaxia elíptica bañada en la luz roja de las estrellas viejas. Crédito: Sloan Digital Sky Survey, CC BY-NC







Como las estrellas envejecen y mueren, pueden devolver parte de ese gas de nuevo en la galaxia, ya sea a través de los vientos de estrellas o supernova. Como las estrellas masivas mueren en tales explosiones, calientan el gas a su alrededor y evita que se enfríe tan rápido. Ofrecen lo que los astrónomos llaman "retroalimentación": la formación de estrellas en las galaxias es, pues, un proceso autorregulado. El calor de las estrellas moribundas significa que el gas cósmico no enfría en nuevas estrellas tan fácilmente, que en última instancia, pone un freno a cuántas nuevas estrellas se pueden formar.

La mayoría de estas galaxias de formación estelar son de disco o, como nuestra Vía Láctea en forma de espiral.

Pero hay otro tipo de galaxia que tiene una forma muy diferente, o la morfología, en el lenguaje del astrónomo. Estas galaxias elípticas masivas tienden a parecer esferoidales. No son casi tan activas, así que han perdido su suministro de gas y por lo tanto, han dejado de formar nuevas estrellas. Sus estrellas se mueven en órbitas mucho más desordenadas, dándoles su más voluminosa, forma más redonda.


Estas galaxias elípticas difieren en dos formas principales: se forman más las estrellas y tienen una forma diferente. Algo bastante drástico debe haber sucedido para producir cambios tan profundos.

Azul = joven Rojo = viejo

Existe una división básica de las galaxias dentro de las galaxias espirales de formación estelar y arden en la luz azul de las estrellas masivas, jóvenes y de corta duración, por un lado, y las elípticas en reposo bañadas en el cálido resplandor de antiguas estrellas de baja masa, por otro, se remonta a los estudios de galaxias tempranas del siglo 20.

Pero, una vez que los estudios modernas como el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) comenzaron a registrar cientos de miles de galaxias y empezaron a surgir objetos que no acababan de encajar en esas dos grandes categorías.

Un número significativo de galaxias inactivas rojas no son de forma elíptica en absoluto, pero conservan más o menos una forma de disco. De alguna manera, estas galaxias pararon formando estrellas sin cambiar drásticamente su estructura.

El diagrama de la galaxia de color en masa. Galaxias de formación estelar azules están en la parte inferior, en la nube azul. Galaxias inactivas rojas están en la parte superior, en la secuencia de color rojo. El "valle verde" (Green Valley) es la zona de transición en el medio. Crédito: Schawinski + 14, CC BY-ND

Al mismo tiempo, las galaxias azules elípticas comenzaron a emerger. Su estructura es similar a la de las elípticas "rojas y muertas", pero que brillan en la luz azul brillante de estrellas jóvenes, lo que indica que la formación de estrellas está aún en curso en ellas.

¿Cómo estos dos bichos raros - las espirales rojas y las elípticas azules - encajan en nuestro cuadro de evolución de las galaxias?

Imagina una galaxia espiral como nuestra propia Vía Láctea que alegremente convierte el gas a estrellas y como el nuevo gas sigue fluyendo dentro. Entonces algo sucede y es que se detiene el suministro de gas fresco exterior. Quizá la galaxia cayó en un cúmulo masivo de galaxias donde el intra-cúmulo caliente de gas corta el gas fresco desde el exterior, o tal vez el halo de materia oscura de la galaxia creció tanto que el gas que cae en él se calentó a una temperatura tan alta que no ha podido refrescarse en la edad del universo. En cualquier caso, la galaxia espiral queda ahora con sólo el gas que tiene almacenado.

Ya que estos almacenes suelen pueden ser enormes, y la conversión de gas a las estrellas es un proceso muy lento, nuestra galaxia espiral podría continuar durante bastante tiempo buscando nuevas estrellas vivas, mientras que la tasa real de formación de estrellas declina durante varios millones de años. La lentitud glacial de utilizar hasta el almacén de gas restante significa que en el momento en que nos demos cuenta de que una galaxia está en declive terminal, el "momento de su muerte" se ha producido miles de millones de años atrás.

La galaxia de Andrómeda, nuestra galaxia espiral masiva más cercana, se encuentra en el valle verde y probablemente comenzó hace sus eones su declive: es una galaxia zombi, de acuerdo a nuestra investigación más reciente. Está muerta, pero sigue en movimiento, siguiendo la producción de estrellas, pero a un ritmo menor en comparación con lo que debería si aún fuera una galaxia de formación estelar normal. En el caso de la Vía Láctea si se encuentra en el "valle verde" - en el proceso de declive - es mucho más difícil, ya que estamos en la Vía Láctea y no podemos medir fácilmente sus propiedades integradas de la manera que podamos hacer en galaxias lejanas.

Incluso con los datos más inciertos, parece que la Vía Láctea está justo en el límite, a punto de caer en el valle verde. Es muy posible que la Vía Láctea sea un zombi, habiendo muerto hace mil millones de años.

La misteriosa estrella variable cataclísmica Mu Centauri

Mu Centauri. Crédito: Observatorio Palomar / STScI / WikiSky





Situada aproximadamente a 510 años luz de la Tierra, Mu Centauri es una muy interesante y misteriosa estrella variable cataclísmica. Es una nova enana, un sistema estelar binario cerrado en el que la enana blanca acrece materia de su compañera. Aunque poco se sabe acerca de Mu Centauri, pudimos observar las variaciones temporales de su brillo y su parpadeo en un nivel relativamente bajo. También se encontró que la curva de luz de este sistema contiene modulaciones coherentes impares en dos períodos diferentes. Un trabajo de investigación reciente publicado el 21 de enero en la revista arXiv por Albert Bruch del Laboratório Nacional de Astrofísica en Brasil, describe la naturaleza de la misteriosa Mu Centauri.



Bruch utilizó el Zeiss 0.6-m  y los telescopios 0,6 m de Boller y Chivens del Observatorio do Pico dos Dias en Brasil, para observar la estrella. Se llevaron a cabo las observaciones fotométricas de sus curvas de luz durante seis noches en febrero, mayo y junio de 2015.

El brillo de Mu Centauri se midió como diferencia de magnitud con respecto a varias estrellas de comparación en el campo. Las observaciones mostraron una modulación clara en una escala de tiempo de aproximadamente cuatro horas. Según el autor del artículo, esto señala a variaciones elipsoidales inmediatas de la estrella secundaria que contribuyen con una parte significativa de la luz en este largo período de nova enana.

El parpadeo de la estrella se encontró que estaba en un nivel relativamente bajo en comparación con variables más cataclísmicas, lo que puede explicarse por la fuerte contribución a la luz total que da la estrella secundaria. Sin embargo, no es sorprendente para Bruch que Mu Centauri experimente este fenómeno como el parpadeo, que es un rasgo distintivo de las estrellas variables cataclísmicas.

Mediante el estudio de la curva de luz de la estrella, el investigador también detectó modulaciones consistentes en dos períodos diferentes. El estudio revela que el período orbital era aproximadamente 0,34 días y el segundo periodo de unos 0,18 días.

"Aparte del período orbital dominante que es debido a las variaciones elipsoidales de la estrella secundaria, la variabilidad en un segundo período, ligeramente más largo, fue detectado como la mitad del período orbital. No existe una relación sencilla obvia entre segundo período y período orbital" según se lee en el documento.

Bruch subraya que la naturaleza de estas variaciones no está claro. Una posible explicación ofrecida por el científico es que Mu Centauri podría ser una polar intermedia. La modulación puede ser debido al aspecto variable de una región de acreción magnéticamente confinada en la superficie de una enana blanca que gira con segundo período. Sin embargo, las pruebas recogidas hasta el momento para apoyar esta hipótesis son muy débiles.

El investigador fue capaz de obtener dos parámetros importantes del sistema. De acuerdo con su estudio, la inclinación orbital debe estar en el intervalo de 50 a 65 grados. La temperatura de la estrella secundaria también se determinó que era aproximadamente 5000 K, lo que es similar a las temperaturas de estrellas secundarias que se encuentran en otras variables cataclísmicas con períodos orbitales similares.

Aunque la investigación dan rasgos de la naturaleza de la misteriosa Mu Centauri y revela información importante acerca de su órbita y la temperatura, Bruch señaló que otros parámetros del sistema son cruciales; como la relación de masas, que no podían ser limitadas debido a las correlaciones de fuertes parámetros.

La investigación es un paso significativo hacia una mejor comprensión de las estrellas variables cataclísmicas como Mu Centauri. Gracias al hecho de que el número de sistemas conocidos de este tipo ha crecido enormemente en los últimos años, hay un amplio catálogo de estos objetos disponibles para estudios posteriores. Muchos de ellos se han podido observar fácilmente con comparativamente pequeños telescopios, lo que hace que futuras observaciones sean más accesibles.

Esperan descubrir más secretos del Sistema Solar en el 2016

Juno delante de Júpiter. Crédito: NASA / JPL








Para los científicos planetarios, el 2016 es un año de grandes respuestas, celebración de aniversarios y planificación de nuevas e importantes misiones. Echemos un vistazo a algunas de las misiones más emocionantes.



Marte


En julio de 1976, la Viking Landers de la NASA fueron las primeras sondas para alcanzar con éxito la superficie marciana. Una serie de enorme éxito de sondas Marcianas le siguieron.

El Curiosity Rover de la NASA es el último. En 2016, Curiosity continuará su camino a través de su posición actual en las dunas de Bagnold - una zona a lo largo del flanco noroccidental de una alta montaña de 5,5 kilometros dentro del cráter Gale llamado Monte Sharp - y continuará su camino a la montaña para llegar a una zona de capas de óxido de hierro de roya (la roya es un tipo de óxido de hierro) y un horizonte rico en arcilla. Tanto que se cree que se han formado a partir de la reacción entre el agua y la corteza de Marte. Sabemos que los lagos llenaron el cráter Gale hace unos 3,8 mil millones de años. Curiosity fotografiará, taladrará y analizará para averiguar más sobre el pasado ambiente cálido y húmedo de Marte.

Europa también está apuntando a Marte. La ExoMars de la ESA se lanzará en un cohete ruso en marzo y llegará en octubre a Marte. Se hará un seguimiento del descubrimiento de Curiosity que encontró trazas de metano en la atmósfera de Marte, que podrían ser resultado de polvo cósmico, procesos geológicos o incluso vida microbiana del pasado. ExoMars pondrá a prueba a los procesos geológicos actuales que podría liberar el metano.

La ExoMars 2016 en el laboratorio de ensamblaje. Crédito: TsENKI / ESA

También esta misión enviará un pequeño módulo simple de aterrizaje, a la superficie. Si se lleva a cabo como estaba previsto, entonces es probable que la ExoMars Rover equipada con un taladro de dos metros en las ruedas con la instrumentación científica diseñada para detectar rastros de vida antigua - se ponga en marcha entre 2018 y 2020. Si la ExoMars sigue adelante como estaba previsto, entonces serán necesarios 150 millones de euros o así para completar la misión, lo que podría dar lugar a aplazamientos de otros proyectos posibles, como una misión para devolver el material de la luna marciana Fobos.

La Luna

La Luna también tiene un importante aniversario: hace 50 años desde el primer aterrizaje robótico con éxito en su superficie por la sonda Luna 9 de la Unión Soviética. Los rusos siempre han mantenido un gran interés en la Luna. Mientras tanto, la ESA ha ofrecido a los países europeos un plan para colaborar con Roscosmos, la Agencia Espacial Rusa, para iniciar un nuevo programa de exploración lunar - con un enfoque inicial de la región previamente sin estudiar del Polo Sur Aitken. Pero los presupuestos son limitados. Será difícil tomar una decisión en el Consejo Europeo de Ministros en noviembre sobre las prioridades espaciales, con proyectos dirigidos a la Luna, la luna marciana Fobos y Marte, todas compitiendo por los fondos.

Mientras tanto, la empresa estadounidense Tecnología Astrobotic espera ser la primera en enviar un módulo de aterrizaje y el rover en una misión lunar privada en 2016.

Sistema solar exterior

La nave espacial Juno de la NASA llegará a Júpiter en julio. Juno orbitará Júpiter 32 veces durante un año que nos ayudará a responder preguntas acerca de cómo se formó el planeta, cómo existe tanta agua dentro de su atmósfera y cómo funciona su poderosa magnetosfera.

Mientras tanto, la misión Cassini comenzará su gran final gradual en septiembre, orbitando entre Saturno y su anillo más externo durante el vuelo más allá de las lunas de Titán y Encelado antes de estrellarse en Saturno en el 2017. Esto proporcionará una última oportunidad de analizar los géiseres ricos en agua en Encelado. En 2015, los investigadores incluso sugirieron que ciertas reacciones químicas dentro de su océano interno que pueden proporcionar suficiente energía para alimentar la vida microbiana. El estudio predijo que éstos crearían hidrógeno molecular que debe ser detectable en los penachos.

Un candidato aún más emocionante para tener vida en nuestro sistema solar es la luna Europa de Júpiter, que tiene una corteza de hielo fracturado que se piensa que tiene un océano que podría albergar vida. Sería bueno si Europa se involucrara en la exploración de esta luna, tal vez, con una sonda diseñada para enterrarse en la superficie de un cuerpo, a vez que la NASA planificaría la misión.

Un pequeño miembro del sistema solar exterior es el cometa 67P / Churyumov-Gerasimenko. En 2015, la misión Rosetta logró una hazaña notable aterrizando en un núcleo cometario de sólo 4 kilometros de diámetro. Rosetta se estrelló contra el cometa en septiembre - se pudieron ver algunas espectaculares imágenes en primer plano.

Una misión de la NASA llamada Osiris Rex será enviada a un asteroide carbonoso llamado Bennu y se pondrá en marcha en Septiembre en un viaje de alrededor de siete años. La misión podría ayudar a entender mejor los materiales que componen nuestros planetas. 

Oportunamente se trata del décimo aniversario de la misión Stardust, que regresó a la Tierra muestras del Familia Cometa 81P / Wild2 de la familia de Júpiter y cambió nuestra visión de lo que están hechos los cometas.

Así que no esperaremos mucho. Pero aparte de Europa y las misiones rusas y estadounidenses, no olvidemos que China constantemente segue construyendo una estación espacial y planea ir a Marte y a la cara oculta de la Luna. India espera lanzar sus primeros astronautas en órbita, y la misión Hayabusa2 japonesa continuará su viaje para devolver muestras de un asteroide.

Es imposible determinar cuál será el descubrimiento más emocionante de la ciencia espacial en el 2016. Pero ni siquiera podría venir esto de las misiones espaciales. Cada año, 50.000 toneladas de polvo cósmico y material procedentes de cuerpos en el sistema solar llegan a la Tierra - y pueden conducir inesperadamente a grandes descubrimientos.

Descubren un planeta que está a un billón de kilómetros de su estrella

Impresión del artista de 2MASS J2126. Crédito: Universidad de Hertfordshire / Neil Cook








Un equipo de astrónomos del Reino Unido, EE.UU. y Australia han descubierto un planeta que hasta ahora se había pensado que estaba solitario en el espacio. Sin embargo orbita a una distancia enorme de su estrella. Increíblemente el objeto, designado como 2MASS J2126, está a  1 billón de kilómetros de la estrella, o alrededor de 7.000 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Los investigadores informaron del descubrimiento en un artículo publicado en Monthly Notices de la Royal Astronomical Society.

En los últimos cinco años se han encontrado una serie de planetas llamados errantes. Estos son gigantescos mundos gaseosos como Júpiter que carecen de masa para iniciar las reacciones nucleares que hacen que las estrellas brillen y son tan fríos que se desvanecen con el tiempo. La medición de las temperaturas de estos objetos es relativamente sencilla, pero depende de la masa y la edad. Esto significa que los astrónomos necesitan averiguar la edad que tienen, antes de que puedan averiguar si son lo suficientemente ligeros para ser planetas o si son más pesados ​​'estrellas fallidas' conocido como enanas marrones.

Investigadores estadounidenses encontraron 2MASS J2126 en un estudio del cielo en infrarrojo, identificándose como posible objeto de masa joven y por lo tanto baja. En 2014 investigadores canadienses identificaron 2MASS J2126 como un posible miembro de un grupo de estrellas y enanas marrones de 45 millones años de edad conocidas como la Asociación Tucana Horologium. Esto hizo que el objeto joven fuera lo suficientemente bajo en masa como para ser clasificado como un planeta de libre o errante.

En la misma región del cielo, TYC 9486-927-1 es una estrella que había sido identificada como joven, pero no como miembro de cualquier grupo conocido de estrellas jóvenes. Hasta ahora nadie había sugerido que TYC 9486-927-1 y 2MASS J2126 estaban de alguna manera vinculados.

Falso color de imagen infrarroja de TYC 9486-927-1 y 2MASS J2126. Las flechas muestran el movimiento proyectado de la estrella y el planeta en el cielo durante más de 1000 años. La escala indica una distancia de 4000 Unidades Astronómicas (UA), donde 1 UA es la distancia media entre la Tierra y el sol. Crédito: 2MASS / S. Murphy / ANU






El autor principal, el Dr. Niall Diácono de la Universidad de Hertfordshire ha pasado los últimos años en busca de estrellas jóvenes con compañeros en órbitas amplias. Como parte de este proyecto, su equipo analizó a través de listas de estrellas jóvenes conocidas, enanas marrones y planetas que vagan libremente para ver si alguno de ellos podría estar relacionado. 

Encontraron que TYC 9486-927-1 y 2MASS J2126 se mueven a través del espacio entre sí y están a unos 104 años luz del Sol, lo que implica que están asociados.

"Este es el sistema planetario más amplio que se ha encontrado hasta el momento y los miembros del equipo sabían de estos objetos desde hace ocho años", dijo el Dr. Deacon, "pero nadie los había había vinculado. El planeta no es tan solitario como nosotros pensamos en un principio. Esta es sin duda una relación a muy larga distancia ".

Cuando observaron con más detalle, el equipo no fue capaz de confirmar que TYC 9486-927-1 y 2MASS J2126 eran miembros de algún grupo conocido de estrellas jóvenes.


"La pertenencia a un grupo de jóvenes estrellas es ideal para determinar sus edades", dijo el coautor del estudio, Josh Schlieder del Centro de Investigación Ames de la NASA, "pero cuando no podemos usar esa técnica, tenemos que recurrir a otros métodos."

Posteriormente, el equipo observó el espectro - la luz dispersa - de la estrella para medir la fuerza de una característica causada por el elemento de litio. Es destruída desde el principio en la vida de una estrella así que cuanto más litio tiene, más joven es. TYC 9486-927-1 tiene firmas más fuertes de litio que un grupo de estrellas de 45 millones de años de edad (la Asociación Tucana Horologium), pero firmas más débiles que un grupo de 10 millones de años de estrellas viejas, lo que implica una edad entre ambas.

En base a esta edad el equipo fue capaz de estimar la masa de 2MASS J2126, encontrando que era entre 11,6 y 15 veces la masa de Júpiter. Esto lo colocó en la frontera entre planetas y enanas marrones. Esto significa que 2MASS J2126 tiene un parecido en masa, edad y temperatura a uno de los primeros planetas fotografiados directamente alrededor de otra estrella, beta Pictoris b.

"En comparación con beta Pictoris b, 2MASS J2126 está a más de 700 veces más lejos de su estrella", el Dr. Simon Murphy de la Universidad Nacional de Australia, también coautor del estudio, "pero el cómo puede formarse un sistema planetario así y sobrevivir un planeta es una incógnita".

2MASS J2126 está alrededor de 7.000 veces la distancia entre la Tierra y el Sol o 1 billón de kilómetros de distancia de su estrella madre, dándole la órbita más amplia de cualquier planeta descubierto alrededor de otra estrella. En una distancia tan enorme que se necesitaría aproximadamente 900.000 años en completar una órbita, lo que significa que ha completado menos de cincuenta órbitas durante su vida útil. Hay pocas posibilidades de que haya cualquier forma de vida en un mundo exótico como éste. Ningún habitante podría ver su "sol", sólo lo vería una estrella brillante, y no podría siquiera imaginar que estuvieran conectados a ella en absoluto.

¿Cómo saber que hubo antes del Big-Bang, el principio del Universo?

Una nueva investigación sugiere que las partículas pesadas oscilantes generaron "relojes" en el universo primigenio que podría ser utilizado para determinar qué produjo las condiciones iniciales que dieron origen al universo. Crédito: Yi Wang y Chen Xingang






¿Cómo empezó el universo? ¿Y que había antes del Big Bang? Los cosmólogos se han hecho estas preguntas desde que descubrieron que nuestro universo se está expandiendo. Las respuestas no son fáciles de determinar. El comienzo del cosmos está envuelto y oculto a la vista de nuestros telescopios más potentes. Sin embargo, las observaciones que hacemos hoy en día pueden dar pistas sobre el origen del universo. Una nueva investigación sugiere una nueva forma de sondear el comienzo del espacio y el tiempo para determinar cuál de las teorías que compiten actualmente es correcta.


El escenario teórico más aceptado del comienzo del universo es la inflación, que predice que el universo se expandió a un ritmo exponencial en la primera fracción fugaz de un segundo. Sin embargo se han sugerido una serie de escenarios alternativos, algunos predicen un Big Crunch anterior al Big Bang. El dilema es encontrar medidas que puedan distinguir entre estos escenarios.

Una prometedora fuente de información acerca del comienzo del universo es el fondo cósmico de microondas (CMB) - el resplandor remanente del Big Bang que impregna todo el espacio. Este resplandor parece liso y uniforme al principio, pero una inspección más cercana varía por pequeñas cantidades. Esas variaciones provienen de fluctuaciones cuánticas presentes en el nacimiento del universo que se han extendido como el universo en expansión.

El enfoque convencional para distinguir diferentes escenarios busca de posibles rastros de ondas gravitacionales, generadas durante el universo primigenio, en el CMB. "Estamos proponiendo un nuevo enfoque que nos permita revelar directamente la historia de la evolución del universo primigenio de señales astrofísicas. Esta historia es única para cada escenario", dice el coautor Xingang Chen, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica (CfA) y la Universidad de Texas en Dallas.

Mientras que los estudios experimentales y teóricos anteriores dan pistas sobre las variaciones espaciales en el universo primigenio, les falta el elemento clave del tiempo. Sin un reloj para medir el paso del tiempo, la historia evolutiva del universo primigenio no puede ser determinada inequívocamente.

"Imagínese que usted coge los fotogramas de una película y todos ellos apilados al azar uno encima del otro. Si esos fotogramas no están etiquetados con un tiempo, no se pueden poner en orden. El universo primigenio empezó con un Big-Bang ( Gran explosión o un Big-Crunch (Gran Colapso)? Si la película está en marcha hacia adelante o hacia atrás, no se puede explicar la diferencia ", explica Chen.

Esta nueva investigación sugiere que existen tales "relojes", y se pueden utilizar para medir el paso del tiempo en el nacimiento del universo. Estos relojes tienen la forma de partículas pesadas, que son un producto esperado de la "teoría del todo" que unirá la mecánica cuántica y la relatividad general. Se llaman los "relojes estándar primigenios."

Partículas pesadas subatómicas que se comportan como un péndulo, oscilando hacia atrás y hacia adelante de una manera universal y estándar. Incluso pueden hacerlo de manera cuántica-mecánica sin ser empujadas inicialmente. Esas oscilaciones cuánticas actuarían como cuando un reloj avanza, y añadirían etiquetas de tiempo a la pila de cuadros de la película en nuestra analogía.

"El Tic Tac de estos relojes estándar primigenios crearían las oscilaciones correspondientes en las mediciones del fondo cósmico de microondas, cuyo patrón es único para cada escenario", dice el coautor Yi Wang, de la Universidad de Hong Kong de Ciencia y Tecnología. Sin embargo, los datos actuales no son lo suficientemente precisos para detectar estas variaciones pequeñas. Experimentos en curso deben mejorar en gran medida la situación. Proyectos como BICEP3 y Keck matriz de CfA, y muchos otros experimentos relacionados en todo el mundo, reunirán datos muy precisos de CMB, al mismo tiempo, ya que están en la búsqueda de las ondas gravitacionales. Si las oscilaciones de los relojes estándar primigenios son lo suficientemente fuertes, los experimentos deben encontrar la respuesta en la próxima década. También podría haber otras líneas de investigación, como los mapas de la estructura a gran escala del universo incluyendo galaxias y de hidrógeno cósmico.

Y puesto que los relojes estándar primigenios son un componente de la "teoría del todo", su búsqueda también proporcionarían evidencia de la física más allá del Modelo Estándar en una escala de energía inaccesible a los colisionadores de tierra.

Esta investigación se detalla en un artículo de Xingang Chen y Mohammad Hossein Namjoo (CfA / UT Dallas) y Yi Wang (La Universidad de Hong Kong de Ciencia y Tecnología). Ha sido aceptado para su publicación en el Diario de Cosmología y Física de Astropartículas y está disponible en internet.

Evidencias de que el Planeta Nueve existe

Crédito: Editor de imágenes / Flickr, CC BY-SA






Hay un debate entre los científicos planetarios después de que se hayan encontrado evidencias teóricas de un planeta invisible, llamado "Planet Nueve", de alrededor de diez veces la masa de la Tierra podría estar al acecho en el cinturón de Kuiper, una banda de objetos helados más allá de Neptuno. La última teoría fue propuesta después de que científicos notaran que seis objetos en el cinturón se comportaban de forma extraña, algo que dijeron podría explicarse por la existencia de un nuevo planeta.


No es la primera vez que se han encontrado indicios de un nuevo planeta. Entonces, ¿cómo sabemos que esta teoría es más real que las que se han dado en el pasado?



El Cinturón de Kuiper y el Planeta Nueve


El cinturón de Kuiper, que empezamos a descubrir a principios de 1990, es una región del sistema solar más allá de los principales ocho planetas que se está empezando a explorar en más detalle con sondas espaciales como la misión New Horizons. 

El cinturón de Kuiper es el hogar de muchos cometas que se formaron en la región de Urano-Neptuno hace 4.6 mil millones de años. El cometa 67P de Rosetta viene de aquí. Incluso hay más cometas que pueblan esta esférica región, pero hasta ahora no se ha visto la "nube de Oort", otro cinturón de rocas mucho más allá del cinturón de Kuiper, donde la mayoría de los cometas pasan la mayor parte de su vida. La nube de Oort está a 10.000 unidades astronómicas (UA) de distancia de nosotros (una UA es aproximadamente igual a la distancia entre la Tierra y el Sol, o 149.6m kilómetros).

La base de la nueva evidencia teórica del nuevo planeta es la extraña alineación de seis objetos del cinturón de  Kuiper, y la deformación fuera del plano de la eclíptica de los demás. Esto parecería indicar que los objetos están siendo perturbados por el tirón gravitatorio de un enorme planeta más allá de Neptuno y Plutón, y que ha sido calculado a tener una órbita alrededor del Sol de unos 15.000 años. Entonces, ¿cómo sabemos que es un planeta y no sólo un gran objeto en el cinturón de Kuiper? La masa implícita del objeto que podría perturbar a estas órbitas es simplemente demasiado alta para que sea un objeto del cinturón de Kuiper muy grande como un planeta enano o un asteroide.


En teoría, es posible explicar cómo un núcleo de un planeta exterior adicional podría haberse formado más lejos y al lado de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno usando modelos del nacimiento de nuestro sistema solar hace 4.6 mil millones de años. Y observaciones de exoplanetas muestran que, en otros lugares, objetos de gran tamaño se pueden formar a distancias relativamente grandes de su estrella madre. Sin embargo, otra posibilidad que podría explicar el extraño comportamiento de los objetos de Kuiper puede ser que el "Planet Nueve", si es que existe, podría ser un gran objeto en la nube de Oort interior en lugar de un planeta.


Puede parecer difícil de creer que podíamos descubrir de repente un nuevo planeta. Desde la antigüedad, el ser humano ha sido capaz de observar todos los planetas hasta Saturno y en la década de 1600 se dieron cuenta de que estaban en órbita alrededor del Sol. William Herschel entonces descubrió Urano en 1781, y las observaciones de su órbita condujo al descubrimiento de Neptuno en 1846. Plutón fue añadido en 1930, después de una búsqueda de un mayor "Planeta X", pero fue degradado a un planeta enano de hielo en 2006. También se han observado muchos objetos del cinturón de Kuiper, con al menos uno de ellos, Eris, más masivo que Plutón (que finalmente obligó a la degradación de Plutón).



La búsqueda del Planeta X


En el pasado ha habido reclamaciones por un "Planeta X extra" (ahora planeta IX, o el más familiar Planeta Nueve, debido a la degradación de Plutón). Pero ninguno de ellos se ha mantenido plenamente hasta ahora.

1. Cuando se observaron nuevas irregularidades en la órbita de Urano por primera vez en 1906 provocó la búsqueda de un planeta X que se pensaba que era enorme. Eventualmente, sin embargo, el menos masiva, Plutón no fue encontrado por Percival Lowell en 1930.

2. En la década de 1980, fue propuesto un Planeta X por Robert S Harrington basado en las órbitas irregulares de Neptuno y Urano. Más tarde fue desmentido por Myles Standish, quien fue capaz de explicar las irregularidades mediante la revisión de la masa de Neptuno usando datos del sobrevuelo de la Voyager.

3. En la década de 1990, un planeta grande cerca de la nube de Oort, apodado Tyche, fue propuesto para explicar las órbitas de ciertos cometas. Esto fue excluído para objetos del tamaño de Saturno o más grandes por el satélite infrarrojo Wide-field Survey Explorer, aunque objetos más pequeños aún no podían ser detectados.

4. Sedna, descubierto en 2003, es un planeta enano de nuestro Sistema Solar con una órbita elíptica de 11.400 años entre 76 UA y 937 UA (que es de 2,5 a 31 veces la distancia del Sol a Neptuno). Su descubrimiento llevó a la sugerencia que se trataba de un objeto en la nube de Oort interior, desviado, ya sea por una estrella pasajera o por un planeta grande, invisible. Si existiera tal planeta, las órbitas de otros objetos cercanos también se verían perturbadas, y esto recibió algún apoyo de observaciones de otro objeto, apodado 2012 VP113. Pero cálculos orbitales indican que éste puede ser más pequeño y orbitando a una distancia de 1,000 UA o más.

5. En diciembre de 2015, se insinuó que existía un gran objeto a 300 UA  cerca de seis veces más lejos que Plutón, según datos del telescopio Atacama Large Millimeter / submilimétrico. Sin embargo, la posibilidad de encontrar un objeto, con un telescopio es pequeña y muchos científicos pensaron que esto es más probable que un objeto del cinturón de Kuiper.

En comparación con todos estos ejemplos, "Planet Nueve" tiene la evidencia más real. Esto es en parte porque los efectos se han visto en las órbitas de los seis objetos del cinturón de Kuiper en lugar de sólo uno o dos, lo que hace que la teoría parezca potencialmente plausible. La dinámica del exterior del sistema solar está desentrañando más sorpresas, esto es por el desarrollo de nuestra tecnología de detección que cada vez es mejor, y podemos esperar descubrir mucho más del cinturón de Kuiper, o tal vez la nube de Oort en los próximos años.

Mientras tanto, vamos a tener que esperar a que haya una evidencia directa desde los telescopios en tierra o en el espacio para ver si el Planeta Nueve, o incluso otros objetos de gran tamaño, en realidad existen. Sólo con una prueba directa se acabaría el debate definitivo sobre el Planeta Nueve.

Descubren una estrella nacida en los orígenes de la Vía Láctea hace 13.200 millones de años

Un equipo de investigadores ha observado una brillante y antigua estrella ultrapobre en metales que jamás se haya descubierto. Crédito: ESO / Beletsky / DSS1 + DSS2 + 2MASS






La estrella es una reliquia rara de los años de formación de la Vía Láctea. Como tal, ofrece a los astrónomos una oportunidad única para explorar el origen de las primeras estrellas que nacieron dentro de nuestra galaxia y el universo.

Un equipo Brasileño Americano incluyendo Vinicius Placco, profesor asistente de investigación en la Universidad de Notre Dame y miembro de JINA-CEE (Instituto Conjunto para Nucleares Astrofísica-Centro para la evolución de los elementos), y dirigido por Jorge Meléndez de la Universidad de São Paulo utiliza dos de los telescopios del Observatorio Europeo Austral en Chile para descubrir esta estrella, llamada 2MASS J18082002-5104378.

La estrella fue vista en 2014 utilizando el Telescopio de Nueva Tecnología de ESO. Seguimiento de observaciones utilizando el Telescopio Muy Grande de ESO descubrieron que, a diferencia de estrellas más jóvenes como el Sol, esta estrella muestra una inusual baja abundancia de lo que los astrónomos llaman metales; elementos más pesados ​​que el hidrógeno y el helio. Está tan desprovista de estos elementos que se conoce como una estrella ultrapobre en metales.

Aunque piensa que eran habituales en los inicios del universo, las estrellas pobres en metales son ahora raras, tanto en la Vía Láctea como en otras galaxias cercanas. Los metales se forman durante la fusión nuclear en las estrellas, y se extienden por todo el medio interestelar cuando algunas de estas estrellas envejecen y explotan. Las generaciones posteriores de estrellas, por lo tanto se forman a partir de material cada vez más rico en metales. Estrellas pobres en metales, sin embargo, se forman a partir del medio ambiente no contaminado que existió poco después del Big Bang. Explorando estrellas como 2MASS J18082002-5104378 se pueden descubrir secretos acerca de su formación, y mostrar como era el universo en sus inicios.


Los resultados se han publicado en Astronomy & Astrophysics.

Dos planetas gigantes detectados alrededor de una estrella de masa intermedia evolucionada

Superior: las velocidades radiales de HD 47366 obtenidas con HIDE-S (rojo), HIDES-F (azul), el CES-O (marrón), CES-N (magenta), HRS (cian), y AAT (verde). La barra de error para cada punto incluye el ruido gaussiano extra. El modelo kepleriano doble para las velocidades radiales se muestra por la línea continua. Conclusión: Los residuos al ajuste kepleriano. Crédito: arXiv: 1601.04417 [astro-ph.EP]






HD 47366 es una estrella evolucionada casi dos veces más masiva que nuestro sol. SituadA a unos 260 años luz de la Tierra, la estrella es de aproximadamente 1,6 mil millones de años de edad, y, como resultado, alberga dos planetas gigantes con una masa casi dos veces la de Júpiter cada uno. Un trabajo de investigación que detalla los nuevos hallazgos fue publicado en internet el 18 de enero en la revista arXiv.

Los planetas fueron descubiertos por un equipo internacional de astrónomos liderados por Bun'ei Sato, del Instituto de Tecnología de Tokio. Los investigadores emplearon el Observatorio Astrofísico de Okayama (OAO) en Japón, la estación de Xinglong en China y el Observatorio Astronómico Australiano (AAO) para observar HD 47366. Los planetas fueron detectados por 
el método de la velocidad radial, también conocida como la espectroscopia Doppler, que utiliza la gravedad para detectar exomundos.

Los astrónomos estaban buscando cualquier signo de tambaleo al observar HD 47366, como son los planetas que ejercen una atracción gravitatoria cuando orbitan sus estrellas, haciendo que se tambalee hacia atrás y adelante. Se necesitan tres espectrógrafos de gran alcance para detectar este bamboleo: la alta dispersión Espectrógrafo Echelle (CUEROS) en OAO, el Espectrógrafo Echelle Coude (CES) en Xinglong y la Universidad College de Londres Espectrógrafo Echelle (UCLES) al AAO.

Mediciones de velocidad radial precisas utilizando estos espectrógrafos revelaron la presencia de dos exoplanetas orbitando HD 47366. Ajustando un modelo kepleriano doble para los datos de velocidad radial obtenidos, los investigadores fueron capaces de determinar la masa, semieje mayor y la excentricidad de los mundos recién descubiertos. Según sus cálculos, el planeta interior y exterior tienen masas mínimas equivalentes a 1,75 y 1,86 veces la de Júpiter, semieje mayor de 1.214 y 1.853 UA (unidades astronómicas), y excentricidades de 0.089 y 0.278 respectivamente.

Con relativamente pequeñas separaciones orbitales, este sistema planetario es muy intrigante para los científicos.

"El sistema planetario es intrigante en los puntos en que la órbita de Kepler de mejor ajuste es inestable, que está cerca, pero menos probable que 2: 1 de resonancia de movimiento medio, y podría ser estable si las órbitas son casi circulares o en la configuración retrógrada" escribieron los investigadores en el artículo.

Para investigar más a la estabilidad orbital del sistema y restringir los parámetros orbitales, los astrónomos realizaron análisis dinámico para el sistema. Este análisis reveló que las órbitas de mejor ajuste en la configuración progrado son inestables. Sin embargo, los científicos encontraron que son estables en los siguientes casos: Los dos planetas se encuentran en el 2: 1 de resonancia de movimiento medio; la excentricidad del planeta exterior es menor de aproximadamente 0,15; de inclinación mutua de dos de los planetas es mayor que 160 grados.

Los investigadores también suponen que la configuración orbital actual también podría ser causada por un posible tercer planeta en este sistema. Sin embargo, no hay evidencia convincente que apoye esta teoría.

Según el equipo de investigación, todavía no se sabe por qué los sistemas de planetas multi-gigantes con pequeña separación orbital son se encuentran en su mayoría alrededor de estrellas evolucionadas, de masa intermedia. Los científicos han ofrecido una posible explicación de este fenómeno.

"Puede ser habitual que haya planetas alrededor de estrellas de masa intermedia ya que podrían ser el resultado de la formación de planetas o adquirida como resultado de la evolución orbital causada por la evolución estelar (marea estelar y la pérdida de masa) de las estrellas centrales," según dice el documento.

Hasta hoy, los estudios precisos de velocidad radial han encontrado alrededor de 120 compañeros subestelares alrededor de estrellas evolucionadas. El descubrimiento hecho por Sato y su equipo es otro hallazgo importante por el aumento de la población de los sistemas planetarios multi-gigantes que se encuentran con relativamente pequeñas separaciones orbitales alrededor de estrellas evolucionadas de masa intermedia. Los planetas alrededor de este tipo de estrellas, sobre todo consiste en exoplanetas gigantes y podrían ser cruciales para nuestra comprensión de la formación y evolución de sistemas planetarios.

Los alienígenas están en silencio porque están muertos

El radiotelescopio Parkes de CSIRO buscará civilizaciones alienígenas, como parte de un proyecto de de $ 100 Millones dólares. Crédito: Wayne England






La vida en otros planetas probablemente sea breve y se extinga rápidamente, dicen los astrobiólogos de la Universidad Nacional de Australia (ANU).

En una investigación con el objetivo de entender cómo la vida podría desarrollarse, los científicos se dieron cuenta de que la nueva vida comunmente se extingue debido al calentamiento desbocado o al enfriamiento en sus planetas nacientes.

"El universo está probablemente lleno de planetas habitables, por lo que muchos científicos piensan que debe estar lleno de extraterrestres," dijo el Dr. Aditya Chopra de la Escuela de Investigación ANU de Ciencias de la Tierra y el autor principal del artículo, que se publica en la Astrobiología.

"En los primeros años es frágil, por lo que creemos que raramente evoluciona lo suficientemente rápido para sobrevivir."
"La mayoría de los ambientes planetarios en los principios son inestables. Para producir un planeta habitable, las formas de vida necesitan regular los gases de efecto invernadero, como el agua y el dióxido de carbono para mantener las temperaturas de una superficie estable."

Hace unos cuatro mil millones años de la Tierra, Venus y Marte podrían haber sido habitables. Sin embargo, más o menos mil millones de años después de la formación, Venus se convirtió en un invernadero y Marte se convirtió en un congelador.

La vida microbiana Temprana en Venus y Marte, si había alguna, no logró estabilizar el entorno rápidamente y cambió, dijo el coautor Profesor Asociado Charley Lineweaver, del Instituto de Ciencias Planetarias ANU.

"La vida en la Tierra probablemente jugó un papel de liderazgo en la estabilización del clima del planeta", dijo.

Dr. Chopra dijo que su teoría resuelve un rompecabezas.

"El misterio de por qué no hemos encontrado todavía indicios de extraterrestres puede tener menos que ver con la posibilidad del origen de la vida o de la inteligencia y más que ver con la rareza de la rápida aparición de regulación biológica de los ciclos de retroalimentación en las superficies planetarias ," según dijo.


Los planetas secos, rocosos, con los ingredientes y las fuentes de energía necesarias para la vida parecen estar en todas partes, sin embargo, como el físico Enrico Fermi señaló en 1950, no se han encontrado signos de que la vida extraterrestre haya sobrevivido.

Dr. Aditya Chopra Crédito: Stuart Hay, ANU

Una solución plausible a la paradoja de Fermi, dicen los investigadores, es la extinción universal, que han llamado cuello de botella Gaian.

"Una predicción intrigante del modelo Cuello de botella Gaian es que la gran mayoría de los fósiles en el universo serán a partir de la vida microbiana extinta, no a partir de especies multicelulares como los dinosaurios o humanoides que tienen miles de millones de años para evolucionar", dijo el profesor asociado de Lineweaver.