XMM-Newton descubre un nuevo tipo de agujeros negros

Gracias al observatorio de rayos X de la ESA, XMM-Newton, un equipo de astrónomos ha descubierto en una galaxia lejana un agujero negro con una masa superior a 500 masas solares, un eslabón perdido entre los agujeros negros estelares y los agujeros negros supermasivos. Este descubrimiento es la mejor detección hasta la fecha de esta nueva clase de agujeros negros que se lleva buscando desde hace tiempo: los agujeros negros de masa intermedia.

Este descubrimiento, que será publicado hoy en la revista Nature, ha sido realizado por un equipo internacional de investigadores trabajando con datos obtenidos por XMM-Newton. El equipo está dirigido por Sean Farrell del Centre d’Etude Spatiale des Rayonnements, basado ahora en la Universidad de Leicester.

Los agujeros negros estelares (con una masa de entre tres y veinte veces la de nuestro Sol) y los agujeros negros supermasivos (desde varios millones hasta varios miles de millones la masa del Sol) se conocen desde hace tiempo. Debido al gran vacío existente entre estos dos extremos, los científicos han especulado sobre la existencia de un tercer tipo de agujeros negros, con masas comprendidas entre los cientos y los cientos de miles de veces la masa del Sol.

Hasta ahora, los científicos no habían sido capaces de confirmar la existencia de esta esquiva clase intermedia. El equipo de Farrell estaba analizando datos de archivo obtenidos por XMM-Newton, buscando estrellas de neutrones y enanas blancas, cuando tropezaron con un objeto muy peculiar que había sido observado el 23 de Noviembre de 2004.

Bautizado como HLX-1 (acrónimo inglés de Hyper-Luminous X-ray source 1, fuente de rayos-X híper-luminosa 1), este objeto se encuentra a las afueras de la galaxia ESO 243-49, aproximadamente a 290 millones de años-luz de la Tierra. Si efectivamente se encuentra en esta galaxia tan distante, el HLX-1 es muy luminoso en rayos-X, emitiendo picos de hasta 260 millones de veces la luminosidad del Sol.

Analizando la luz producida por el HLX-1, el equipo descubrió que la firma en rayos-X era inconsistente con cualquier otro objeto que no fuese un agujero negro alimentado. El brillo registrado era demasiado débil para que el objeto se encontrase en nuestra Galaxia, y la ausencia de emisiones observables en radio u óptico desde la ubicación del HLX-1, junto a la firma en rayos-X detectada, indica que es improbable que se trate de una galaxia en segundo plano.

Esto significa que la fuente de la emisión en rayos-X debe estar situada en la galaxia ESO 243-49. Su localización está demasiado lejos del centro galáctico como para ser un agujero negro supermasivo, y es demasiado brillante como para ser un agujero negro estelar, aunque se estuviese alimentado a la tasa máxima.

Para asegurarse de que realmente se trata de un objeto astronómico único y no un grupo de varias fuentes más débiles que brilla con fuerza, el equipo empleó XMM-Newton para observarlo de nuevo el 28 de Noviembre de 2008.

Comparando las dos observaciones, descubrieron que la firma en rayos-X originada por el HLX-1 variaba notablemente con el tiempo, de lo que concluyeron que se trataba de un único objeto. Descubrieron que la única forma de explicar esta intensa luminosidad era si el HLX-1 albergaba un agujero negro de más de 500 masas solares. Ninguna otra explicación física podría justificar sus observaciones. Los pocos candidatos a agujeros negros intermedios que han sido descubiertos hasta la fecha podrían explicarse con otras teorías, pero este destaca por tener un brillo aproximadamente 10 veces mayor que el de cualquier otro candidato. El equipo tenía en sus manos la mejor detección de un agujero negro de masa intermedia realizada hasta la fecha.

Si bien se sabe que los agujeros negros estelares son los restos de estrellas masivas, cómo se forman los agujeros negros supermasivos continúa siendo una incógnita. Una de las posibles explicaciones pasa por la fusión de agujeros negros de masa intermedia. Para ratificar esta teoría, era esencial probar en primer lugar la existencia de éstos. Este es el motivo por el que descubrimientos como este realizado por XMM-Newton son tan importantes. Ayudarán a comprender cómo se forman los agujeros negros supermasivos, como el que se encuentra en el centro de nuestra Galaxia.

El equipo ha planificado realizar más observaciones en rayos-X, ultravioleta, óptico, infrarrojo y radio en un futuro próximo para comprender mejor este objeto único y su entorno.

Imagen propiedad: Heidi Sagerud/ESA

Fuente: ESA

La Tierra creciente desde la Luna

La Tierra se eleva por encima del horizonte lunar, en esta espectacular fotografía captada desde la nave espacial Apolo 17, en órbita lunar, durante la última misión de alunizaje en el programa Apolo.

Imagen propiedad: NASA

Fuente: NASA

Cassini detecta indicios de un océano en la luna Encélado de Saturno

Científicos europeos de la misión conjunta Cassini de NASA/ESA han detectado por primera vez sales de sodio en granos de hielo del anillo E de Saturno, que suele reabastecerse, principalmente, de material procedente de los penachos de vapor de agua y los granos de hielo que se desprenden de la luna Encélado de Saturno. La detección de hielo salado indica que la pequeña luna aloja reservas de agua líquida, o tal vez incluso un océano, debajo de su superficie.

Cassini descubrió los penachos de hielo de agua de Encélado en 2005. Dichas emisiones, que surgen de fracturas próximas a su polo sur, expulsan minúsculos granos de hielo y vapor que en ciertos casos escapan a la fuerza gravitacional de la luna y engrosan el anillo E, el más exterior de Saturno.

El Analizador de Polvo Cósmico de Cassini, cuyo científico responsable es Ralf Srama, del Instituto de Física Nuclear Max Planck de Heidelberg, Alemania, examinó la composición de dichos granos y halló en ellos sal de sodio (la sal de consumo humano).

“Estamos convencidos de que el material salino de las profundidades de Encélado emergió de entre las rocas del fondo de una capa líquida”, explicó Frank Postberg, científico de Cassini en el Analizador de Polvo Cósmico del Instituto de Física Nuclear Max Planck de Heidelberg, Alemania. Postberg es el principal autor de un estudio que aparecerá publicado en el número del 25 de junio de la revista Nature.

Los científicos que trabajan en el Analizador de Polvo Cósmico consideran que debe de existir agua líquida, ya que es lo único que puede disolver cantidades de minerales tan grandes como las que evidencian los niveles de sal detectados. El proceso de sublimación, mecanismo por el que el vapor es liberado directamente del hielo sólido de la corteza, no justifica la presencia de sal.

La conformación de los granos del anillo E, determinada por los análisis químicos de miles de impactos de partículas a alta velocidad registrados por Cassini, ofrece información indirecta sobre la composición de los penachos y del contenido de Encélado. Las partículas del anillo E son prácticamente de hielo de agua puro, pero cada vez que el analizador de polvo verificó su composición, halló al menos algo de sodio en ellas.

“Nuestras mediciones implican que además de sal de mesa, los granos también contienen carbonatos como la sosa; ambos componentes en concentraciones que coinciden con la composición prevista de un océano en Encélado —comentó Postberg—. Los carbonatos también aportan un valor pH ligeramente alcalino. Si la fuente del líquido es un océano, esto, unido al calor medido en la superficie cercana al polo sur de la luna y a los compuestos orgánicos hallados en los penachos, podría configurar un entorno en Encélado adecuado para la formación de precursores de vida.”

La determinación de la naturaleza y origen del penacho es una prioridad máxima para Cassini durante su prolongado periplo, denominado Cassini Equinox Mission (Misión equinoccial Cassini).

Consulta la versión completa de este artículo en la página web de la misión Cassini-Huygens.

Imagen propiedad: NASA/JPL/Space Science Institute

Fuente: ESA

Primeras imágenes de Herschel

Tras abrir sus ‘ojos’ el pasado 14 de Junio, Herschel obtuvo con su instrumento PACS imágenes de M51, la ‘galaxia remolino’, para una primera observación de prueba. Los científicos obtuvieron imágenes que demuestran claramente la superioridad de Herschel, el mayor telescopio espacial infrarrojo jamás lanzado. Esta imagen muestra la famosa ‘galaxia remolino’, observada por primera vez por Charles Messier en 1773.

Messier la catalogó como ‘Messier 51’ (M51). Esta galaxia espiral está relativamente cerca, a unos 35 millones de años luz, en la constelación de Canes Venatici. Fue la primera galaxia en que se observó una estructura espiral.

La imagen es una composición de tres observaciones tomadas por el instrumento PACS (Photoconductor Array Camera and Spectrometer) a 70, 100 y 160 micras, los días 14 y 15 de Junio, inmediatamente después de que fuera abierta la crío-cubierta del satélite el 14 de Junio. Herschel fue lanzado hace sólo un mes y aún está en periodo de prueba. Estaba previsto que las primeras observaciones de sus instrumentos llegaran dentro de unas semanas. Pero los ingenieros y científicos se atrevieron a planificar y llevar a cabo observaciones como si ‘echaran un vistazo rápido’ inmediatamente después de la apertura de la cubierta. El objetivo era producir una imagen que permitiera vislumbrar lo que está por venir.

La imagen de la izquierda es la mejor de las obtenidas de M51 con el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, con su instrumento MIPS (Multiband Imaging Photometer for Spitzer). La de la derecha es la lograda por Herschel los días 14 y 15 de Junio. La ventaja obvia del tamaño mayor del telescopio se traduce claramente en una resolución muy superior: Herschel revela estructuras que no pueden distinguirse en la imagen de Spitzer.

Herschel ‘atisba’ M51 a 70, 100 y 160 micras. Estas imágenes demuestran claramente que cuanto más cortas sean las longitudes de onda, más nítida es la imagen. Este es un mensaje muy importante en lo que se refiere a la calidad de la óptica de Herschel, dado que PACS es, de los tres instrumentos de Herschel, el que opera a longitudes de onda más cortas.
Estas imágenes producidas en las primeras observaciones de prueba permiten concluir a los científicos que el funcionamiento de la óptica de Herschel y de su gran telescopio cumple por ahora todas las expectativas.

Página Telescopio Herschel

Imágenes propiedad: ESA

Fuente: ESA

Una erupción gigante desvela una rara estrella ‘muerta’

La radiación procedente de una enorme explosión ha llegado a la Tierra tras viajar durante miles de años a través del espacio. Tras detectar esta radiación con los telescopios espaciales de la ESA XMM-Newton e Integral, los astrónomos han descubierto una estrella muerta perteneciente a una rara categoría: las ‘magnetar’.

Los rayos X de la potente explosión llegaron a la Tierra el 22 de Agosto de 2008 y fueron detectados por un sensor automático del satélite internacional Swift, un proyecto que lidera la NASA. Apenas doce horas después, el telescopio de rayos X XMM-Newton apuntó al objeto y empezó a recoger radiación, haciendo posible así el estudio espectral más detallado realizado hasta ahora de cómo se desvanece el brillo que acompaña el estallido de una magnetar.

La explosión ha durado más de cuatro meses, durante los cuales se detectaron cientos de brotes menores. Nanda Rea, de la Universidad de Amsterdam, dirigió el equipo que ha llevado a cabo la investigación. “Las magnetars nos permiten estudiar la materia en condiciones extremas, que no pueden ser reproducidas en Tierra”, explica. Las magnetars son los objetos más intensamente magnetizados de todo el universo. Su campo magnético es 10.000 millones de veces más potente que el de la Tierra. Si apareciera por arte de magia una magnetar cerca de la Tierra, a la mitad de distancia de lo que está la Luna, su campo magnético borraría los datos magnéticos de todas las tarjetas de crédito de la Tierra.

Se estima que esta magnetar, conocida como SGR 0501+4516, está a unos 15 000 años luz de distancia. SGR 0501+4516 había permanecido oculta hasta que la explosión la delató. Las explosiones de una magnetar ocurren cuando la configuración inestable del campo magnético agujerea la corteza de la estrella muerta, y la materia es eyectada como si se tratara de una exótica erupción volcánica. Esta materia interfiere con el campo magnético, que puede a su vez cambiar su configuración y generar un brote de energía aún mayor. Y aquí fue donde intervino Integral.

Apenas cinco días después de la gran erupción Integral detectó rayos X muy energéticos procedentes de la explosión, más energéticos de lo que XMM-Newton es capaz de detectar. Es la primera vez que se detecta durante un estallido una emisión de rayos X tan efímera: desapareció sólo diez días después, y probablemente fue generada durante el cambio de la configuración magnética.

Las explosiones de las magnetar pueden hacer que llegue a la Tierra tanta energía como las erupciones solares, a pesar de que pueden encontrarse al otro extremo de la galaxia, mientras que el Sol está en nuestro umbral cósmico. Hay dos ideas respecto a cómo se forma una magnetar. Una es que se trata del pequeño núcleo que permanece una vez que muere una estrella muy magnética. Pero estas estrellas magnéticas son muy raras: en nuestra galaxia sólo se conocen unas pocas. Otra posibilidad es que durante la muerte de una estrella normal su pequeño núcleo se acelera, con lo que se forma una dinamo que refuerza el campo magnético y lo convierte en una magnetar.

La mayoría de los astrónomos se inclina por la primera hipótesis, pero por ahora faltan pruebas concluyentes. “Si pudiéramos encontrar una magnetar en un cúmulo de estrellas muy magnéticas, eso demostraría la teoría”, dice Rea.

De momento se conocen sólo 15 magnetars en nuestra galaxia. SGR 0501+4516 es la primera del tipo ‘repetidor de rayos gamma de baja energía’, uno de los dos tipos de magnetars descubiertos tras una década de búsquedas. Así que los astrónomos siguen buscando más, a la espera de la próxima erupción gigante. En lo que se refiere a la magnetar SGR 0501+4516, recién descubierta, el equipo ha obtenido tiempo de observación para observarla de nuevo el próximo año con XMM-Newton. Ahora que saben dónde buscar esperan detectar el objeto en un estado tranquilo, para puedan analizar la calma tras la gran tormenta.

Imagen propiedad: Magnetar Illustration: NASA, SGR0501+4516 burst data (below): ESA/XMM-Newton (Rea et al. 2009)

Fuente: ESA

Absorción de una galaxia

Una pequeña galaxia espiral es atrapada entre dos galaxias elípticas, en un cúmulo de galaxias llamado Grupo Compacto Hickson 90. Como las galaxias elípticas continúan estirándose, tarde o temprano terminarán devorando la galaxia más pequeña, para formar después una sola galaxia.

Imagen propiedad: NASA, ESA and R. Sharples (University of Durham)

Fuente: NASA

Los cráteres de Mercurio

¿Por qué muchos de los grandes cráteres de Mercurio, se alisan en su interior? Las imágenes de la nave espacial MESSENGER que voló cerca del planeta Mercurio en octubre de 2008, capturó en imágenes, las regiones inexploradas del planeta y que tienen cráteres grandes con una suavidad interna similar a la propia Luna de la Tierra. Como se piensa, han adquirido esta forma plana en su interior, porque podrían haber sido inundadas por ríos de lava en la época temprana y activa del planeta.

La sonda MESSENGER sobrevolará nuevamente Mercurio a finales de 2009, antes de la entrada en la órbita del planeta en 2011.

Imagen propiedad: NASA, JHU APL, CIW

Fuente: NASA