M62-VLA1, un nuevo agujero negro de masa estelar similar a Cygnus X-1

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Cygnus X-1, la más famosa fuente binaria de rayos X, está formada por un objeto compacto (candidato a agujero negro de masa estelar, entre 7 y 15 veces la masa del Sol) y una estrella supergigante a la que roba materia (el agujero negro no emite los rayos X sino la materia que cae). Se ha descubierto una nueva fuente binaria de rayos X en el cúmulo globular M62 (NGC 6266). El candidato a agujero negro, M62-VLA1, tiene unas 10 masas solares y le roba materia a una estrella gigante roja. Las características más claras de un sistema binario con un agujero negro son tener una luminosidad de rayos X por encima del límite de Eddington para una estrella de neutrones y presentar grandes variaciones de luminosidad en escalas de tiempo cortas. M62-VLA1 cumple ambos requisitos, siendo su emisión óptica, en ondas de radio y en rayos X muy similar a las de Cygnus X-1. Stephen Hawking perdió su apuesta de 1974 contra Kip Thorne y tuvo que regalarle en 1990 una suscripción anual a Penthouse porque los indicios a favor de que Cygnus X-1 contenía un agujero negro eran aplastantes. Para M62-VLA1 los indicios también lo son de ahí que mi titular sea “un nuevo agujero negro” en lugar de “un nuevo candidato a agujero negro.” El artículo técnico es Laura Chomiuk et al., “A Radio-Selected Black Hole X-ray Binary Candidate in the Milky Way Globular Cluster M62,” arXiv:1306.6624, 27 Jun 2013.

Francis en Trending Ciencia: Últimas noticias sobre Voyager 1 publicadas en Science

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Puedes escuchar mi nuevo Podcast para Trending Ciencia siguiendo este enlace. Como siempre una transcripción del audio, algunos enlaces y algunas figuras.

La semana pasada ha vuelto a ser noticia la sonda espacial Voyager que se encuentra en la frontera del Sistema Solar gracias a tres artículos publicados en la revista Science que indican que Voyager 1 ha abandonado, casi, el Sistema Solar, pero no del todo. Para este podcast me basaré en el artículo de Alexandra Witze, “Voyager 1 is going, going, but not quite gone from the Solar System,” del 27 de junio de 2013 para Nature News, y en la entrevista que le realizó a Ed Stone (que ha guiado la nave espacial Voyager 1 durante 36 años) en “Voyager: Outward Bound,” aparecida en Nature el 23 de mayo de 2013.

Voyager 1 fue lanzada en 1977 y ahora está a unos 18.600.000.000 kilometros del Sol y sigue alejándose cada día. En 2004, la Voyager 1 abandonó la región del espacio dominada por la influencia del Sol y entró en una zona de transición donde el viento solar se mezcla de forma turbulenta con el gas interestelar. Los astrofísicos están esperando ansiosos a que Voyager salga de esta zona de transición y se introduzca en el verdadero espacio interestelar. En el verano de 2012 la sonda experimentó un cambio, pero la señal no era tan clara como algunos esperaban y aún no se puede asegurar que haya atravesado la frontera del sistema solar.

Los tres artículos técnicos en Science son S. M. Krimigis et al., “Search for the Exit: Voyager 1 at Heliosphere’s Border with the Galaxy,” Science Express, Published Online June 27 2013; E. C. Stone et al., “Voyager 1 Observes Low-Energy Galactic Cosmic Rays in a Region Depleted of Heliospheric Ions,” Science Express, Published Online June 27 2013; y L. F. Burlaga et al., “Magnetic Field Observations as Voyager 1 Entered the Heliosheath Depletion Region,” Science Express, Published Online June 27 2013.

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La densidad de la materia oscura en los cúmulos galácticos

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La medida de la densidad de la materia oscura en 50 cúmulos galácticos, utilizando la técnica de lentes gravitacionales débiles, ha permitido confirmar las predicciones del modelo de materia oscura fría (CDM por Cold Dark Matter), en concreto, del modelo de Navarro-Frenk-White. Un equipo internacional de astrónomos de Taiwán, Gran Bretaña y Japón han usado la Suprime-Cam del Telescopio Subaru, en el marco del proyecto LoCuSS (Local Cluster Substructure Survey), para medir la distribución de materia oscura en los 50 cúmulos galácticos más masivos. Cada uno tiene una distribución de galaxias muy dispar, pero se pueden combinar todos para dar lugar a un “cúmulo galáctico efectivo” cuya densidad de materia oscura sigue a la perfección la distribución gaussiana predicha por la teoría CDM; de hecho, este perfil predicho para la densidad de materia oscura en función de la distancia radial al centro de masas es diferente en cúmulos galácticos y galaxias. La nueva medida confirma esta diferencia. El artículo técnico es Nobuhiro Okabe et al., “LoCuSS: The Mass Density Profile of Massive Galaxy Clusters at z=0.2,” The Astrophysical Journal Letters 769: L35, Jun 2013 [arXiv:1302.2728]; el modelo teórico es de Julio F. Navarro, Carlos S. Frenk, Simon D.M. White, “A Universal Density Profile from Hierarchical Clustering,” Astrophys. J. 490: 493-508, 1997 [arXiv:astro-ph/9611107]. Más información divulgativa en “Cosmic Giants Shed New Light on Dark Matter,” Subaru Telescope, Jun 12, 2013.

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GRB 130427A, el mayor estallido de rayos gamma observado por Fermi LAT

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El telescopio espacial de rayos gamma Fermi observó gracias a su mayor instrumento, el telescopio de gran área LAT, un estallido de rayos gamma cerca del polo note galáctico con una energía total de 94 GeV (el de mayor energía hasta el momento) y cuya emisión duró casi un día (la mayor duración hasta el momento). Se estima que su fuente está muy cerca, z=0,34 (sólo el 5% de los GRB está tan cerca). Un fotón con una energía de ∼72 GeV llegó a los 18,6 segundos tras el inicio del estallido GRB 130427A, lo que permite acotar las variaciones de la velocidad de la luz con la energía; pero el límite que se obtiene es peor que el logrado en 2009 gracias a un fotón de 31 GeV que llegó 0,73 segundos tras el inicio del estallido GRB 090510 [más información en este blog]. Ello no quita que el famoso Giovanni Amelino-Camelia y varios colegas hayan tratado de hacerlo utilizando un “truco” curioso. Más info sobre el estallido en “NASA’s Fermi, Swift See ‘Shockingly Bright’ Gamma-ray Burst,” NASA, 3 May 2013, y en múltiples fuentes.

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El telescopio Hubble pierde, la teoría de discos de acreción gana

Science Magazine

Hay experimentos que contradicen las teorías en boga. Descubrir un error en dichos experimentos reafirma dichas teorías y permite que muchos físicos respiren con alivio. El telescopio espacial Hubble midió la distancia a la estrella binaria SS Cygni y resultó ser mucho más grande de lo esperado. O bien la teoría de los discos de acreción era incorrecta, o bien Hubble había medido mal la distancia. Miller-Jones et al. publican en Science una nueva medida de la distancia a SS Cygni utilizando radiotelescopios que contradice a Hubble y confirma las predicciones de las teorías de los discos de acreción en binarias. ¡Menos mal! Se han utilizado VLBA (Very Long Baseline Array) y EVN (European VLBI Network) entre abril de 2010 y octubre de 2012. Nos lo cuenta M. R. Schreiber, “One Good Measure,” Science 340: 932-933, 24 May 2013, que se hace eco del artículo técnico de J. C. A. Miller-Jones et al., “An Accurate Geometric Distance to the Compact Binary SS Cygni Vindicates Accretion Disc Theory,” Science 340: 950-952, 24 May 2013.

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El mayor asteroide damocloide conocido del Sistema Solar

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Los asteroides damocloides, llamados así por que su arquetipo es 5335 Damocles, son núcleos inactivos de cometas de período largo de la familia Halley con órbitas muy excéntricas y periodos muy largos. El 26 de febrero de 2012 se descubrió el mayor de todos los asteroides damocloides, llamado 2012 DR30, con un diámetro de 185 km, enorme comparado con el diámetro típico de estos cuerpos de sólo 8 km. El nuevo damocloide también tiene una órbita excepcional con una excentricidad de 0,9867, una distancia la perihelio de 14,54 UA y un semieje mayor de 1109 UA. Se cree que los damocloides son cometas que se originan en el Nube de Oort y han perdido sus materiales volátiles por desgasificación, pasando a ser cometas extintos. La imagen en falso color que abre esta entrada muestra al nuevo damocloide con un brillante color blanco, pero en realidad su color es rojizo y su albedo astronómico es de sólo 0,08, lo que lo sitúa entre los objetos más oscuros de todo el Sistema Solar (por cierto, los damocloides normalmente no superan un albedo astronómico de 0,04). Un análisis dinámico de su trayectoria orbital indica que ésta es inestable y que adquirió su órbita actual recientemente. El artículo técnico es Cs. Kiss et al., “A portrait of the extreme Solar System object 2012 DR30,” Astronomy and Astrophysics, accepted, arXiv:1304.7112, 26 Apr 2013. 

La estrella Kepler-62 tiene dos supertierras que podrían ser habitables entre sus cinco planetas

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La estrella Kepler-62 tiene un sistema planetario con cinco planetas, Kepler-62b, Kepler-62c, Kepler-62d, Kepler-62e, y Kepler-62f con un radio de 1,31, 0,54, 1,95, 1,61 y 1,41 veces el radio de la Tierra (R⊕), que la orbitan con periodos de 5,7, 12,4, 18,2, 122,4 y 267,3 días, resp. Las dos supertierras (Kepler-62e y Kepler-62f) están en la zona habitable de Kepler-62. Modelos teóricos para estos planetas, teniendo en cuenta que Kepler-62 tiene una edad de unos 7000 millones de años, indican que ambas supertierras pueden ser planetas sólidos. Kepler-62 (KIC 9002278, KOI 701) es una de las 170 mil estrellas que observa de forma continua el telescopio Kepler. Todavía no se ha descubierta ninguna exotierra en la zona habitable de su estrella, el resultado más esperado en la actualidad. El artículo técnico es William J. Borucki et al., “Kepler-62: A Five-Planet System with Planets of 1.4 and 1.6 Earth Radii in the Habitable Zone,” Science, AOP Apr 18 2013 [Science DOI] [arXiv:1304.7387]. Más información en J.D. Harrington, Michele Johnson, “NASA’S Kepler Discovers its Smallest ‘Habitable Zone’ Planets to Date,” NASA News, Apr 18, 2013, y en Ron Cowen, “Kepler spies water worlds. Pair of exoplanets sit in habitable zone of star far beyond the Solar System,” Nature News, 18 April 2013.

Recomiendo disfrutar con Daniel Marín, “Kepler descubre dos planetas potencialmente habitables,” Eureka, 18 abril 2013, que incluye imágenes artísticas de los planetas de Kepler-62; también Luis A. Gámez, “¿Dos mundos con agua alrededor del mismo sol? El telescopio ‘Kepler’ descubre dos supertierras en la zona habitable de una estrella de la constelación de Lira,” El Correo, 18 Abril 2013.

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Francis en ¡Eureka!: El telescopio espacial Kepler le da la razón a Einstein

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Ya está disponible el audio de mi sección ¡Eureka! en el programa de radio La Rosa de los Vientos de Onda Cero. Sigue este enlace si quieres disfrutar del audio. Como siempre, una transcripción libre del audio.

El telescopio espacial Kepler de la NASA, cuya misión es buscar planetas extrasolares, ha sido noticia esta semana por confirmar la teoría de Einstein, ¿qué es lo que ha logrado? El telescopio espacial Kepler de la NASA fue lanzado al espacio en marzo de 2009. Su misión es descubrir nuevos planetas extrasolares y en especial “exotierras”, exoplanetas similares en tamaño a la Tierra y situados en la zona habitable de su estrella. Kepler observa de forma continua una región del cielo con 170 000 estrellas. Utiliza un espejo de 1,4 metros de diámetro y una cámara digital de 42 CCDs, con un total de 95 megapíxels. Muchas de las estrellas estudiadas son sistemas estelares binarios, formados por dos estrellas. Kepler ha sido noticia esta semana porque uno de sus candidatos a exoplaneta gigante gaseoso ha resultado ser una (micro)lente gravitacional. Un ejemplo de cómo la gravedad curva y magnifica la luz de una estrella como predice la teoría general de la relatividad de Einstein.

Noticia en inglés: “Gravity-bending find leads to Kepler meeting Einstein,” Phys.org, Apr 4, 2013. Artículo técnico: Philip S. Muirhead et al., “Characterizing the cool KOIs. V. KOI-256: A mutually eclipsing post-common envelope binary,” The Astrophysical Journal 767: 111, 2013.

Kepler ha descubierto un candidato a planeta que ha resultado ser un fenómeno mucho más interesante y especial. ¿Cómo ha ocurrido este descubrimiento? El telescopio espacial Kepler detecta exoplanetas con el método del tránsito: mide el brillo de una estrella de forma continua y si observa una disminución en el brillo con un patrón característico, se infiere la posible existencia de un planeta que ha pasado por delante de la estrella. Kepler sólo nos ofrece candidatos a planetas que han de ser confirmados de forma independiente por telescopios terrestres o por otros métodos de observación. La disminución de la luz de una enana roja fue interpretada como candidato a planeta gigante gaseoso. Las observaciones posteriores con el telescopio Hale en San Diego para confirmar si era o no un planeta, mostraron que lo que se estaba viendo en realidad no era un planeta alrededor de la enana roja, sino un sistema binario formado por una enana blanca (cuyo tamaño es similar a nuestra Tierra, aunque su masa es similar a la del Sol) y la enana roja (de mayor tamaño). La disminución del brillo observada en la enana roja se debía al paso de la pequeña enana blanca por delante de la enana roja. Este ejemplo no fue descartado como candidato a planeta porque la gravedad de la enana blanca actuaba como una lente que amplificaba la luz de la enana roja. Por ello, la disminución de la luz de la enana roja fue mucho más pequeña de lo esperado, al ser magnificada por la gravedad de la enana blanca. Lo bueno es que este falso positivo a dado lugar a un ejemplo casi perfecto de lo que predijo Albert Einstein, una microlente gravitacional.

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Una estrella casi tan vieja como el propio universo

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Hay noticias que hay tomar con un poco de sal y pimienta. Por fortuna, las podemos leer en el recomendable blog “Astrofísica con Sal y Pimienta.” La noticia “Una estrella más vieja que el universo,” Astrofísica con Sal y Pimienta, Mar 8, 2013, nos cuenta que: “Un grupo de astrónomos, usando datos del telescopio espacial Hubble, ha determinado la edad de la que es la estrella más vieja cuya edad puede medirse con precisión. El resultado ha sido que la edad de la estrella es de 14.500 ± 800 millones de años, mayor que la estimación de la edad del universo, unos 13.800 millones de años. La estrella en cuestión (HD 140283), también llamada “estrella Matusalén,” una gigante roja que se encuentra a una distancia de 190,1 años luz en la constelación de Libra (distancia medida con precisión mediante la técnica de paralaje). En el año 2000 se dató su edad en 16.000 millones de años. Sin embargo, existen algunas cuestiones que podrían aclarar la extrema edad de esta estrella. Nuevos modelos sobre la difusión de helio en el núcleo indican que la penetración del mismo podría ser mayor de la que se piensa, lo que provocaría un menor ritmo de combustión. También la relación oxígeno-hierro en esta estrella es anómala, demasiado grande, por lo que se cree que futuras observaciones que puedan determinar con mayor grado de precisión la abundancia de oxígeno podrían reducir nuevamente la estimación de la edad de la estrella.” El artículo técnico es Howard E. Bond et al., “HD 140283: A Star in the Solar Neighborhood that Formed Shortly After the Big Bang,” Astrophys. J. 765: L12, 2013 [arXiv:1302.3180].

Por cierto, como bien nos recuerda @lahoracero en Twitter, los propios autores escriben “The age of HD 140283 does not conflict with the age of the Universe, given the ±0.8 Gyr uncertainty. The middle and lower panels in Figure 1 illustrate the sensitivity of the age to an increased oxygen abundance. If [O/H] is increased by 0.15 dex,  which is roughly the uncertainty in the measured abundance, the age of HD 140283 is reduced to about 13.8 Gyr. Increasing [O/H] by 0.30 dex reduces the age to ∼13.3 Gyr.”

El prototipo de los agujeros negros en sistemas binarios con disco de acreción de alta inclinación

Todos los agujeros negros de masa estelar detectados hasta el momento forman parte de sistemas binarios (se han confirmado 18 en la Vía Láctea y hay otros 32 que aún son candidatos), pero ninguno muestra eclipses, aunque una distribución aleatoria para la inclinación del plano de su órbita predice que al menos 10 (el 20%) deberían mostrarlos. La razón puede ser que el disco de acreción formado por la materia que el agujero negro le roba a su compañera adquiere la forma de un toroide con cierto grosor que impide que se observen los eclipses. Así parece indicarlo la observación de Swift J1357.2−093313, una fuente muy débil de rayos X descubierta en 2011 que se cree que es un sistema binario con un periodo orbital de 2,8 horas formado por un agujero negro con una masa mayor de 3,0 M⊙ (masas solares) acompañado de una estrella con una masa de 0,24 M☉ (masas solares) y un radio de 0,29 R☉ (radios solares). La inclinación del disco de acreción toroidal es superior a unos ∼70º (en el vídeo de youtube se ha tomado 85º). Según los autores del estudio, Swift J1357.2−093313 podría ser prototipo de la población de fuentes de rayos X binarias de alta inclinación (el 20% de las fuentes que deberían mostrar eclipses). El investigador principal del estudio es Jorge Casares, Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). El artículo técnico es J. M. Corral-Santana, J. Casares, T. Muñoz-Darias, P. Rodríguez-Gil, T. Shahbaz, M. A. P. Torres, C. Zurita, A. A. Tyndall, “A Black Hole Nova Obscured by an Inner Disk Torus,” Science 339: 1048-1051, 1 Mar 2013 [arXiv:1303.0034].