EL OBSERVATORIO ESPACIAL HERSCHELL CIERRA SUS OJOS – SU HERENCIA PERDURA - AGUJERO NEGRO EN EL CENTRO DE LA VÍA LÁCTEA Sgr A*

Observatorio Espacial Herschel - crédito NASA /C. Carreau

 Alrededor de 26.000 años luz de distancia, se encuentra la región central de nuestra galaxia, la Vía Láctea, en relación a nosotros, es la zona conocida como Sagitario A*, o Sgr A*, donde se  alberga el agujero negro supermasivo de acreción activa, más cercano a la Tierra. Su masa es equivalente a unos 4 millones de veces la masa de nuestra estrella, el Sol. Este agujero negro acrecienta actualmente, la materia de sus alrededores a un ritmo suave, como lo hacen la mayoría de los agujeros negros supermasivos en galaxias masivas en todo el Universo.

A unos cientos de veces más cerca de la Tierra que la galaxia más cercana, proporciona una oportunidad única  para estudiar el medio ambiente de los agujeros negros supermasivos en gran detalle.

Sin embargo,  el centro galáctico es observado a través del denso disco de la Vía Láctea, en el cual, el polvo y el gas en los brazos espirales de nuestra galaxia, absorben la luz visible.

Por consiguiente, estudiar de mejor manera el material interestelar, es hacerlo alrededor de Sgr A* mediante observaciones infrarrojas y de radio.

El Observatorio  Espacial Herschel  de la ESA, ha resuelto parcialmente la parte más interior de la Vía Láctea – un par de años luz alrededor de Sgr A*. – por primera vez en longitudes de onda en el infrarrojo lejano. Este observatorio espacial, corresponde a una misión de la Agencia Espacial Europea [ESA], fue lanzado el 14 de mayo de 2009 a bordo de un Ariane 5 junto con el Observatorio Planck.

Con este Observatorio Espacial, los astrónomos han observado el centro de la Vía Láctea, descubriendo una gran variedad de moléculas en sorprendente altas temperaturas – hasta 1000º K. Los nuevos datos sugieren que el gas molecular se calienta por las crisis, además de la radiación ultravioleta de las estrellas masivas cercanas al centro galáctico. Los choques se desarrollan en el gas  como oleadas de materia en dirección a Sagitario A*.

Este equipo de astrónomos, que está liderado por Javier Goicoechea desde el Centro de Astrobiología en Madrid, España,  fue capaz de aislar la emisión en el infrarrojo lejano de todos los componentes interestelares que rodean a Sgr A*, como el gas atómico y molecular ionizado neutral, al mismo tiempo el polvo. En particular, explotaron la características de varias moléculas, para rastrear la temperatura, la densidad y otras propiedades de la materia que gira alrededor del agujero negro central, y que posiblemente cae sobre él.

Goicoechea comenta: “Hemos detectado una sorprendente y rica variedad de moléculas en el ambiente de Sgr A* que realmente ha superado nuestras expectativas; el rango de moléculas de monóxido de carbono altamente excitado, el vapor de agua, las moléculas ligeras de cianuro de hidrógeno y muchas (otras) que juegan un papel fundamental en la química del medio interestelar. Algunos de ellas no habían sido detectadas antes del Herschel”.

Esta ilustración muestra una impresión artística del medio ambiente en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. El centro galáctico alberga un agujero negro supermasivo en la región conocida como Sagitario A *, o Sgr A *. Crédito: ESA / C. Carreau

Anteriores observaciones en el infrarrojo lejano, realizadas por el Observatorio Espacial Infrarrojo de la ESA en la década de  1990, sólo había investigado el disco circumnuclear, una zona muy densa de gas molecular y polvo que ocupa unos 15 años luz de la galaxia; con una resolución sin precedentes, el Observatorio Espacial Herschel en estas longitudes de onda, fueron capaces los astrónomos de observar a través del disco circumnuclear y estudiar la cavidad central.

Esta cavidad, con radio aproximado de sólo unos pocos años luz, se llena con una mezcla menos densa de polvo caliente y gas. Parte de este gas es ionizado por la fuerte radiación ultravioleta de las estrellas masivas que orbitan cerca del agujero negro central.

Como Sgr A* acrecienta lentamente la materia, nubes individuales de gas que fluye desde la cavidad central del agujero negro a veces se pueden detectar longitudes de onda de Radio y hasta de Rayos X y Gamma; lo que consistente con las emisiones de gas atómico ionizado cercano a Sgr A*, y que también fueron detectados por el Observatorio Espacial Herschel, revelando  serpentinas de gas de alta velocidad moviéndose a una velocidad superior a los 300 Km./s.

Imagen: El panel izquierdo: Vista en onda de radio del gas en el centro de la galaxia; en panel derecho: Vista espectroscópica del centro galáctico obtenida por el Observatorio Herschel, mostrando la gran variedad de moléculas detectadas en esta región. Crédito: Imagen en longitud de onda de radio – National Radio Astronomy Observatory/Very Large Array [cortessía de C. Lang]; Spectrum: ESA/Herschel / PACS, Aguja / J. Goicoechea et al. [2013]

El equipo de astrónomos examinó una serie de posibles mecanismos de calentamiento, excluyendo el papel dominante de la radiación ultravioleta de las estrellas masivas cercanas, lo rayos X emitidos en las proximidades del agujero negro y las interacciones con los rayos cósmicos – partículas altamente energéticas presente en el medio interestelar.

Ninguno de los tres mecanismos pareció suficientemente eficaz para explicar la alta temperatura del gas de monóxido de carbono. Entre los posibles mecanismos que producen los shocks, son las nubes de alta velocidad de gas surgiendo hacia el agujero negro, proto-estrellas que nacen cerca del centro y la salida del soplo de vientos estelares galácticos. 

                        Imagen: Observatorio Espacial Herschel y la Constelación  de La Vela - crédito: ESA

En cuanto al Observatorio Espacial Herschel, el refrigerante  de helio líquido que  enfriaba sus instrumentos, se ha agotado. Este Observatorio ha recolectado datos sin precedentes del Universo Lejano, superando sus observaciones las expectativas de los científicos, quienes han podido aprender más acerca de cómo se forman las estrellas, las tasas de formación de estrellas en las galaxias en todo el cosmos observable y del origen y presencia de agua en diferentes objetos celestes. Las observaciones llegan a su fin, pero la nave será propulsada a una órbita de acercamiento estable alrededor del Sol, permaneciendo en ése lugar por tiempo indefinido.  La misión de la ciencia continuará por varios años más, con muchos descubrimientos que aún no se han hecho, y que se obtendrán  de las imágenes y espectros obtenidos por el Observatorio.

El trabajo completo de J.R. Goicoechea, et al., titulado “Herschel Far-InfreredSpectroscopy of the Galactic Center, Hot Molecular Gas: Shcks versus RadiationNear Sgr A*” se encuentra en Astrophysical Journal Letters – 2013 en prensa.

Bibliografía: ESA Science & Technology

PLANCK Y UN CAMINO LLENO DE LUZ A TRAVÉS DEL ESPACIO Y EL TIEMPO

En complemento a la entrada de ayer, relacionada con el Observatorio Planck y el nuevo mapa escaneado del cielo, acompaño a continuación vídeos que explican visualmente la información entregada, factibles de mostrar al comentar el tema. 

Planck Expone la luz antigua de nuestro Universo

En esta animación, se muestra como trabajan los científicos para extraer la luz más antigua en nuestro universo, a partir de mapas de todo el cielo, escaneado por la Misión Planck. Crédito NASA/JPL-Caltech

Enlace al vídeo Planck Expone....

Un Camino de Luz a través del espacio-tiempo 

Un camino lleno de luz a través del espacio y el tiempo, es la animación de este artista representando la "vida" de un fotón o partícula de luz, a medida que viaja a través del espacio y el tiempo, desde el universo temprano, captado por el Observatorio Planck. 
Mediante la creación de mapas de la luz más antigua del universo, los científicos de la Misión Planck están aprendiendo sobre el épico viaje de la luz a través del cosmos. Los mapas de la misión que muestran esta luz antigua, llamada el fondo de microondas cósmico [CMB], han revelado una precisa información más de los rasgos fundamentales del universo, tales como su edad, su contenido y las semillas de toda la estructura, sin la cual no existiría el camino de la luz, el cual comienza sólo momentos después de la Gran Explosión [Big Bang], que creó nuestro universo hace 13,82 mil millones años. 
En ese momento, el universo era un plasma caliente de electrones, protones y fotones [bolas verdes y rojas; y azules las partículas lineales], respectivamente.
La luz rebota repetidamente en los electrones, y como resultado no puede viajar muy lejos. Más tarde, unos 370.000 años después del Big Bang, el universo se enfría lo suficiente para que los electrones y protones se unen formando átomos de hidrógeno. Los electrones ya no se oponen en el camino de la luz, y esta es libre de viajar. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Enlace vídeo A Journey of...   


Planck ve la luz más antigua del universo



El Telescopio Planck ve la luz de casi todo el universo, incluyendo la radiación de fondo de microondas cósmico.
rédito: ESA / NASA-JPL
Enlace al vídeo Planck ve la luz.....

Viaje al borde del universo y más allá

 En este vídeo  vamos a realizar un viaje hasta el borde del universo observable y más allá. 
Al mirar a  través del espacio-tiempo, más allá de las órbitas de los planetas gigantes Júpiter y Saturno; y luego, fuera del sistema solar hacia la belleza de las estrellas, si vamos más allá del cúmulo estelar abierto y gran nebulosa de nuestra propia  galaxia, mucho más allá de los cúmulos estelares globulares que orbitan en el halo de La Vía Láctea y cuanto más lejos miramos en el espacio profundo, mayor es la estructura observada; vemos grupos de galaxias que se convierten en los cúmulos de galaxias que luego se extienden hacia fuera de  la escena.
Los científicos han encontrado ahora una estructura, que en su dimensión más larga,  es de 4 millones de años luz. Estas estructuras se denominan filamentos y se componen de  cuásares, y cada uno de ellos representan el centro de una galaxia.
La física moderna no tiene una explicación para la formación de estos largos filamentos que se extienden a lo largo de millones de años luz.
Pero  una nueva teoría llamada Quantum Theory Atom que es  una teoría de la física del "tiempo" como proceso físico, esta teoría de la ley universal de Newton de la gravedad es una fuerza secundaria a la fuerza electromagnética. Y lo que une la fuerza electromagnética y la fuerza de la gravitación juntos es el tiempo mismo o para ser más precisos la dilatación del tiempo.
El Universo está en un proceso de continua creación continua que viene a la existencia con cada oscilación nuevo fotón.Debido a que el fotón es el portador de la fuerza potencial eléctrico electromagnético es el mismo potencial que tenemos con cualquier evento futuro dentro de nuestro propio sistema de referencia. Vemos y sentimos que este proceso ya que el flujo del tiempo mismo.
Enlace al vídeo Viaje al bordel del....   

Nota:  Los textos en inglés de los vídeos, pueden ser traducidos pinchando subtitulo, buscar español y aceptar.

LA MISIÓN PLANCK TRAE UN UNIVERSO EN RELIEVE

  

Esta ilustración, es un resumen de la historia de 13.820 millones de años de duración de nuestro Universo. Muestra los principales acontecimientos que tuvieron lugar entre la fase inicial del cosmos, donde sus propiedades fueron uniformes y puntuado sólo por pequeñas fluctuaciones, a la rica variedad de la estructura cósmica que los seres humanos observan hoy en día, las cuales van desde las estrellas y los planetas a las galaxias y cúmulos estelares. Crédito de la imagen: ESA y la colaboración de Planck.

La información que ha entregado el 21 de marzo de 2013 por JPL NASA relacionada con la Misión Planck, hará que debamos modificar en parte el conocimiento que teníamos de la estructura del universo conocido, especial tarea para profesores, estudiantes, profesionales y aficionados a la astronomía y astrofísica.

El 14 de mayo de 2009, la Agencia Espacial Europea [ESA] lanzó desde el puerto espacial Kourou en la Guayana Francesa mediante un cohete Ariane,  dos telescopios espaciales, el Herschel y el Planck, diseñados para detectar las anisotropías  en el fondo cósmico de microondas, con una resolución y sensibilidad sin precedentes. El observatorio Planck, que ha estado escaneando el cielo desde entonces, mediante sus datos obtenidos, comprobaría las actuales teorías relacionadas con el universo primitivo y los orígenes de las estructuras cósmicas.

Tras dos años de análisis, los investigadores que han trabajado en esta misión, han  anunciado los primeros resultados en la oficina  de la  ESA en París, relacionadas  con la medición precisa del CMB [Fondo Cósmico de Microondas], un remanente hasta la fecha de la Gran Explosión [Big Bang].

Se ha publicado el mapa mas preciso  y detallado que jamás se había hecho de la luz más antigua del universo, revelando una nueva información relacionada con su edad, contenido y origen.

      Este gráfico muestra la evolución de los satélites diseñados para medir los restos de la antígua luz generada por la Gran Explosión [Big Bang] que creó nuestro universo hace 13.820.000.000 millones de años. Crédito: NASA /JPL-Celtech / ESA
   Planck ha utilizado dos instrumentos para medir el fondo cósmico de microondas [CMB en inglés] en las frecuencias entre  27 GHz y THz1. Toma estas medidas en un punto en el espacio que está aproximadamente a 1,5 millones de kilómetros más lejos del Sol, en el punto de Lagrange 2, lo que le permite utilizar un mínimo de combustible y casi no es perturbado por el desvío de las  señales de la Tierra.

Este mapa muestra la luz antigua de nuestro universo, llamado Fondo de Microondas Cósmico, fue impreso en el cielo cuando el universo tenía 370.000 años de edad. Crédito: ESA y colaboración de Planck

  Los resultados del mapa, sugieren que el universo se está expandiendo más lentamente a como los científicos estimaban. Los datos de Planck, muestran también que hay menos energía oscura y más materia oscura y normal en el universo, de que lo que se conoce.

De acuerdo a estos datos, la composición del universo queda compuesta como sigue:

La Materia Oscura, que hasta ahora solo se ha detectado indirectamente por su influencia gravitacional,  constituye  el 26,8%; casi un quinto más  que lo anteriormente estimado.

La Energía Oscura,  una fuerza que se piensa  es la responsable de la aceleración de la expansión del universo,  es sólo 68,3%; menos de lo que se pensaba.

La Materia Normal, compuesta por las estrellas, galaxias, gas intergaláctico, átomos, etc., la constituye un 4,9% de la densidad masa/energía del universo.

Los datos de Planck, también establecieron un nuevo valor para la velocidad a la que el universo se está expandiendo y que hoy  conocemos como la constante de Hubble;  se expande a razón de 67,15 + kilómetros por segundos por megaparsec, valor significativamente menor que el valor estándar actual en astronomía.

 En cuanto a la edad del universo, los datos indican que es de 13.820.000.000 millones de años, por lo tanto, es 120 millones de años más antiguo que las estimaciones previas [a la fecha considerábamos 13.700 millones].

   Imagen perfeccionamiento de los ingredientes en nuestro universo.La materia normal que compone las estrellas y galaxias contribuye sólo el 4,9% de la masa del Universo / inventario energía. La materia oscura, la cual es detectada indirectamente por su influencia gravitatoria sobre la materia cercana, ocupa el 26,8%, mientras que la energía oscura, una misteriosa fuerza que se cree es responsable de la aceleración de la expansión del Universo, representa el 68,3%. Crédito: ESA y la colaboración de Planck

     Este gráfico muestra las diferencias de temperatura en la luz más antigua del universo, llamado el fondo de microondas cósmico, detectadas por Planck a diferentes distancias de separación en el cielo. Crédito de la imagen: ESA y la Colaboración Planck

I Joan Centrella, científico del Programa Planck de la NASA ha comentado que:” Los astrónomos han estado pendientes esperando este mapa, estas medidas son profundamente importantes para muchas aéreas de la ciencia, así como (para) las misiones espaciales futuras; estamos muy contentos de haber trabajado con la Agencia Espacial Europea en este histórico esfuerzo”.

El mapa, de acuerdo a los antecedentes recogidos en 15,5 meses  observando el cielo, revela pequeñas fluctuaciones de temperatura en el CMB; la luz antigua que ha viajado durante millones de años desde el universo temprano para llegar hasta nosotros; los patrones de luz representan las semillas de las galaxias y cúmulos de galaxias que vemos en la actualidad a nuestro alrededor. Charles Lawrence, científico norteamericano del Proyecto Planck en el JPL de la NASA en Pasadena, comenta que”el  Mapa de Planck revela no solo un universo muy joven, sino también la materia, incluyendo la materia oscura, en todo el universo”.

La edad, el contenido y otras características fundamentales de nuestro universo, se describen en un simple modelo desarrollado por los investigadores, llamado el modelo estándar de cosmología; que con los nuevos antecedentes, permiten a los científicos  probar y mejorar la precisión del modelo. Existen algunas características curiosas que no encajan con la imagen simple; por ejemplo, el modelo asume que el cielo es el mismo en todas partes, pero los patrones de luz son asimétricos en dos mitades del cielo, y no hay un lugar que se entienda sobre un trozo de cielo que es más grande de lo esperado.”Por un lado, tenemos un modelo simple que se ajusta a nuestras observaciones extremadamente bien, pero por otro lado, vemos algunas características extrañas que nos obligan a repensar nuestro supuestos básicos”, dice  Jan Tauber de la ESA científico del Proyecto Planck  en los Países Bajos, “Este es un nuevo comienzo de un nuevo viaje, y esperamos que nuestro análisis continuo de datos de Planck, ayudará a arrojar luz sobre este enigma”.

   Este mapa muestra todo el cielo de la misión Planck,  de la materia entre la Tierra y el borde del universo observable. Las regiones de menos masa aparecen como áreas más claras, mientras que las regiones con más masa son más oscuras. Crédito ESA/NASA/JPL

Los hallazgos también prueban la teoría que describe la inflación, una dramática expansión del universo que se produjo inmediatamente después de su nacimiento. Los cosmólogos creen que el universo naciente pasó por un período de crecimiento extremadamente rápido, período que comenzó a  10-35 s. después de la Gran Explosión [Big Bang], durante el cual, el universo se cree experimentó una enorme expansión que hemos llamado inflación. En un pequeñísimo lapso de tiempo, el universo explotó en 100 billones de billones de veces de tamaño; el nuevo mapa, que muestra que la materia parece estar distribuida al azar, sugiere que los procesos aleatorios estaban en juego en el universo temprano, a escalas de un minuto cuántico.

Esto permite a los científicos descartar muchas complejas teorías de inflación a favor de lo más simple. La cartografía efectuada por Planck del Fondo de Microondas Cósmico, el resplandor de la Teoría de la Gran Explosión que creó nuestro universo, ésa radiación reliquia, proporciona a los investigadores una instantánea del universo a sólo 370.000 años después de la Gran Explosión; la luz existía antes de ése tiempo, pero estaba herméticamente cerrada en un plasma caliente similar a una vela, el cual más tarde se enfrió estableciendo la luz. Cuando los protones primordiales, neutrones y electrones forman los átomos neutros que permiten a los fotones desacoplarse y moverse, finalmente, libremente, los fotones se ponen a viajar de repente, sin obstáculos, por el espacio, sus longitudes de onda se estiran debido a la expansión del universo al salir una nube de radiación de microondas en todas direcciones.

En este aspecto, el CMB es notablemente uniforme en todo el cielo, pero pequeñas variaciones revelan las huellas de las ondas sonoras provocadas por las fluctuaciones cuánticas en el universo a sólo momentos después de su nacimiento. Estas huellas, son las que aparecen como manchas en el mapa de Planck y son las semillas de las que creció la materia, la formación de estrellas y galaxias.

En los próximos días se seguirán entregando más antecedentes, pero los resultados completos del Observatorio Planck, que aún sigue escaneando el cielo,  serán entregados en 2014 por la Oficina JPL del Proyecto Planck de la NASA. Estos resultados se esperan que tengan repercusiones en otras áreas de la física de partículas y la cosmología, incluyendo el número de neutrinos en el universo.
Bibliografía: SCIOPS ESA / JPL / NASA / Planck Caltech Edu./ et al.

Imágenes: Gentileza ESA
Ubicación del Papers en Sciops aquí  / WAP = Cornell University 

HERSCHEL O EL FIN DE LA VIDA ÚTIL DE UN OBSERVATORIO ESPACIAL

Imagen artística del Observatorio Espacial Herschel, con el fondo de la Nebulosa Rosetta.  Este observatorio tiene una visión sin precedentes  sobre el universo frío, reduciendo la brecha entre lo que se puede observar desde la Tierra versus lo que se logra mediante las misiones espaciales ante el infrarrojo, sacando a luz inéditas regiones de formación estelar y galaxias envueltas en polvo. Crédito: ESA- C.Carreau

El Observatorio Espacial Herschel, después de estudiar por más de tres años el universo frío, entra en su etapa final de vida útil; el helio, suministro refrigerante que le permite tener una visión sin precedentes sobre el universo frío se espera que se le agote en las próximas semanas.

Este Observatorio Espacial corresponde a una misión de la Agencia Espacial Europea [ESA], fue lanzado el 14 de mayo de 2009 junto con el Observatorio Planck a bordo de un cohete Ariane 5. El objetivo fue dejarlo en órbita a 1,5 millones de Km., de la Tierra en el segundo Punto de Lagrange del Sistema Tierra-Sol.

Los puntos de Lagrange, también denominados puntos L o Puntos de Libración, son las 5 posiciones de un sistema orbital donde un objeto pequeño, sólo afectado por la gravedad, puede estar teóricamente estacionario respecto a dos objetos más grandes, como son los casos de un satélite artificial con respecto al sistema Tierra-Luna. En el caso del Observatorio Espacial Herschel,  está en relación con el segundo punto del sistema Tierra-Sol.

Estos puntos marcan las posiciones donde la atracción gravitatoria combinada de las dos masas grandes, proporciona  la fuerza centrípeta necesaria para rotar sincronizadamente con la menor de ellas.

Imagen artística del Observatorio Espacial Herschel durante su montaje. Crédito: ESA

La misión se llamó FIRST [Far Infrared and Submilimetre Telescope] y es el primer observatorio espacial en cubrir completamente el infrarrojo lejano y longitudes de ondas submilimétricas; su telescopio tiene el mayor espejo desplegado en el espacio, 3,5 metros.

Para su correcto funcionamiento, sus instrumentos deben mantenerse refrigerados por debajo de los 2ºK [-281ºC].

Pesa unos 3,25 t. y la mayor parte de su peso se debe a los depósitos de helio que necesita para generar temperaturas necesarias que permitan funcionar los detectores del infrarrojo.

El infrarrojo lejano es el tipo de radiación electromagnética del espectro infrarrojo que cuenta con longitudes de ondas más largas; se encuentra situado entre el infrarrojo medio y las ondas de radio, oscilando en una longitud de onda entre las 25-40 y 200-350 micras, aún cuando no hay una definición universalmente aceptada.

La emisión en el infrarrojo lejano solo es significativa en cuerpos muy fríos, apenas unas decenas de grados por encima del cero absoluto. Es importante en astronomía porque permite estudiar las propiedades del polvo y los gases fríos.

Según los controladores de la misión, se espera que dentro de las próximas semanas agote su stock de helio. Fue una misión pionera, por cuanto fue el primer observatorio espacial que cubrió el rango de longitudes de onda submilimétricas del infrarrojo lejano, que permitió estudiar las regiones frías que previamente eran visibles en el cosmos por el gas y polvo que contienen, proporcionando nuevos conocimientos sobre el origen y evolución de las estrellas y galaxias.

Para efectuar estas delicadas observaciones en el infrarrojo lejano, los detectores de los tres instrumentos científicos; dos cámaras de imagen/espectrómetros y un espectrómetro de muy alta resolución, tiene que ser enfriados menos 456 grados Fahrenheit [menos de 281 grados Celsius], cerca del cero absoluto.

Están en la parte superior de un tanque lleno de líquido superfluido de helio, dentro de un termo conocido como criostato. Este criostato originalmente  fue llenado con 2.300 litros de helio líquido, que pesaba  335 kilos y durante los 3,5 años que  el Observatorio espacial Herschel lleva operando, le ha permitido efectuar descubrimientos extraordinarios a través de una amplia gama de temas; como desde galaxias con estallidos estelares en el universo distante a la formación de nuevos sistemas planetarios orbitando estrellas cercanas jóvenes.

Como todas las cosa buenas, estas  llegan a su fin, los ingenieros creen que casi todo el helio líquido ha sido utilizado. No es posible predecir el momento exacto en que el helio finalmente se acabará, la confirmación llegará cuando el Herschel empiece  su próximo período de tres horas diarias de comunicación con las estaciones terrestres de la Tierra.

El programa científico de observación, fue cuidadosamente planeado para aprovechar al máximo la vida útil de la misión, con todas las observaciones de mayor prioridad ya finalizadas. “Hemos sabido desde el comienzo de la misión Herschel, que su vida se vería limitada por suministro de helio líquido”, dijo Paul Goldsmith, el científico de la NASA del Proyecto Herschel en el JPL de Pasadena, California. Agrega: “Así que el equipo ha trabajado muy duro para hacer el mejor uso de cada minuto del tiempo de observación”.

“Se espera que cuando  las observaciones lleguen a su fin, se habrían realizado más de 22.000 horas de observaciones científicas, un 10% más de lo originalmente planeado”, es el comentario de Leo Metcalfe, Director de la misión de la ESA  del Centro de Astronomía Espacials de Madrid, España.

Hasta este momento,  el Observatorio Espacial Herschel lleva en el espacio 1396 días, contados desde el 14 de mayo de 2009 cuando fue su lanzamiento a las 13:12 UTC.

En este enlace se amplia su historial y tiempo en el espacio.

Actualmente esta realizando solo operaciones rutinarias de fase científica; al día 08 de marzo de 2013 los porcentajes de finalización son los que siguen: 100% para KPOT y GT1, 99% para KPGT, OT1p1, GT2, y OT2p1,  y el 82% /8,5% / 1,3%  para OT1p2 +OT2p2, superior media/inferior/tercero. 

A fines de mayo, el Herschel será lanzado a su larga órbita de aparcamiento estable alrededor del Sol.

Fuente:Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA-Caltech / Wikipedia /

Más información: http://www.nasa.gov/mission_pages/herschel/multimedia/pia16871.html

MICROCUÁSARES, CYGNUS X-3 Y FERMI-LAT

Telescopio Espacial de Rayos Gamma FERMI - Crédito: NASA

El 11 de junio de 2008, NASA puso en órbita mediante un cohete Delta II un observatorio espacial que en ése momento se  le llamó GLAST; nombre que fue cambiado el 26 de agosto de 2008  como Telescopio Espacial de Rayos Gamma FERMI, en honor al profesor Enrico Fermi (1901-1954), pionero en el campo de la física de altas energías.

Este telescopio espacial, es un observatorio internacional que estudia el cosmos en el rango de energía de los fotones de 8.000 electronvoltios (8 keV) hasta más de 300 mil millones de electronvoltios (300 GeV).

Un electronvoltio es una unidad de energía similar a la luz visible, por lo que FERMI captura los fotones con energías de miles a cientos de miles de millones de veces mayor que lo que vemos con nuestros ojos [1 keV=1000 eV, 1 MeV= 1.000.000 eV, 1 GeV = 1.000.000.000 cV].

FERMI tiene dos instrumentos, el telescopio de Gran Área (LAT- Large Area Telescope) y el GLAST Burst Monitor (GBM).

El LAT es el instrumento principal de FERMI y el GBM un instrumento complementario.

El telescopio espacial sigue una órbita baja (550 Km., de altura) con un período de 95 minutos; en su forma habitual de  operación, los instrumentos apuntan en dirección opuesta a la de la Tierra, y con un ligero balanceo combinada con su rápida órbita, le permite cubrir todo el cielo en forma uniforme varias veces cada día.

El instrumento principal de FERMI es el LAT, con el cual  mapea todo el espacio en búsqueda de fenómenos astrofísicos como ser, núcleos activos de galaxias, pulsares o restos de supernovas; también detecta los rayos gamma mediante la reacción producida de  un par de electrón-positrón. De este par, se extrae luego el rayo gamma incidente que se mide en un detector de silicio (un “tracker”); la energía del par  se mide en un calorímetro de yoduro de cesio.

El rango de energía de los rayos gamma a los que es sensible el LAT es de 20 mega-electronvoltios (30 MeV) a 300 giga-electronvoltios (300 GeV); su campo visual  es de aproximadamente un 20% del espacio.

El otro instrumento, el GBM, (Gamma-ray Burst Monitor) se emplea sólo para detectar brotes de rayos gamma en rayos X; cubre el rango de 8 KeV a 30 MeV.

El objetivo  que los científicos se propusieron mediante la observación de rayos gamma energéticos,  se ha ido logrando paulatinamente. En el sistema binario Cygnus X-3  mediante el LAT de FERMI, detectaron en el sistema, erupciones  de  rayos gamma, que según los astrónomos, proceden de un microcuásar.

Los microcuásares  tienen fuertes emisiones en un amplio rango de longitudes de onda, esta es la primera que se han obtenido emisiones de rayos gamma de un objeto de este tipo. Los científicos esperan  que FERMI, mediante la observación de los rayos gamma energéticos, descubra muchos nuevos pulsares, revelando el funcionamiento de los agujeros negros supermasivos y ayude a los físicos a buscar nuevas leyes de la naturaleza.

 Disco de acreción en Cygnus X-3. que rodea a un agujero negro o una estrella de neutrotes, orbita cerca de una estrella masiva caliente. Los rayos gamma (púrpura en la ilustración superior) probablemente son emitidos cuando los electrones de alta velocidad por encima y por debajo del disco colisionan con la luz ultravioleta de la estrella.  FERMI observa más emisión cuando el disco está en el lado oculto de su órbita. Crédito: Centro Espacial Goddard de la NASA.

¿Que son los microcuásares?

Los microcuásares son fuente de radiación de alta energía que existe en nuestra galaxia.; estos objetos galácticos poseen características similares a las observadas en los cuásares, es decir, representan un réplica a escala pequeña de estos.

Durante parte de su vida, la fuente de energía de las estrellas es la fusión nuclear. Las regiones centrales de las estrellas son tan densas y calientes que los núcleos atómicos que componen el material estelar pueden fusionarse para dar núcleos más pesados. Este proceso libera una gran cantidad de energía, calentando el gas hasta temperaturas de millones de grados. La presión que ejerce este gas caliente, evita que la estrella colapse debido a su propia gravedad.

En su primera etapa, el combustible nuclear, el hidrógeno (el elemento más liviano de la tabla periódica), se fusionan dos núcleos de hidrógeno dando el siguiente elemento más pesado, un núcleo de helio.

Cuando todo el hidrógeno se ha consumido, comienza la fusión del helio para dar carbono, oxígeno y otros elementos pesados.

A medida que la estrella evoluciona pasa a través de distintas etapas de combustión, dependiendo principalmente del valor de su masa, pueden ocurrirle distintos fenómenos.

Entre ellos las estrellas pierden masa por medio de fuertes vientos [como lo hace el Sol a través del viento solar], e incluso en algunos casos pueden eyectar completamente sus capas externas en forma violenta.

El proceso de fusión en el núcleo continúa hasta que este queda compuesto principalmente por hierro. Dada a su particular estructura, cuando dos núcleos de hierro se fusionan, no liberan energía, sino que por el contrario, es necesario entregarles energía para que se fusionen.

Entonces, la estrella se ha quedado sin combustible y comienza a colapsar bajo el efecto de su propia gravedad. La evolución posterior de la estrella depende de la masa que reste en el núcleo.

Si la masa es aproximadamente 1.4 veces la masa del Sol, la estrella es capaz de detener su colapso transformándose en una enana blanca.

Las enanas blancas son estrellas “muertas” que se han quedado sin fuentes de energía y se apagan lentamente a medida que el gas se va enfriando. Las enanas blancas tienen radios característicos de unos 7.000 Km., (similares al radio terrestre) y la densidad en su interior es extremadamente alta – una tonelada por centímetro cúbico. Por ser tan alta, la densidad de la materia no se comportan siguiendo las Leyes de la Termodinámica clásica, sino que se rige por las Leyes de la Mecánica Cuántica.

Si la masa del núcleo remanente es mayor a 1.4 masas solares pero menor que 3 masas solares, la estrella es aún capaz de detener su colapso, pero en lugar de transformarse en una enana blanca, termina su vida como una estrella de neutrones.

Las estrellas de neutrones son aún más compactas, sus radios característicos son de unos 10 kilómetros y la densidad llega hasta unos 1015 g/cm3

Una compleja variedad de fenómenos ocurren alrededor de estos objetos. Los sistemas conocidos como pulsares son estrellas de neutrones con campos magnéticos muy fuertes.

Pulsar

Cuando la masa remanente en el núcleo estelar es mayor que el límite máximo para que se forme una estrella de neutrones, la estrella no es capaz de detener su colapso y se contrae hasta que se forma un agujero negro.

Un agujero negro es una región del espacio (estrictamente del espacio-tiempo) limitada por una superficie que se conoce como horizonte de eventos.

La particularidad del horizonte de eventos es que una vez que se atraviesa  no se puede volver a salir, Nada que cruce el horizonte de eventos, ni siquiera la luz puede escapar, inevitablemente cae hacia el centro del agujero negro.

No es posible observar un agujero negro directamente, así que su presencia debe inferirse indirectamente por las perturbaciones que generan en la región que los rodea. 

Existe fuerte evidencia de que existen en el Universo agujeros negros con masas desde algunas veces la masa del Sol, hasta millones y miles de millones de masa solares. Estos agujeros negros supermasivos ocupan los centros de muchas galaxias, incluyendo la nuestra, donde existe un agujero negro de unos 4 millones de masas solares.

Los agujeros negros de masa solar y las estrellas de neutrones no siempre están aislados, pueden formar sistemas binarios junto con una estrella compañera ordinaria. En estos sistemas una parte de la materia perdida por la estrella (ya sea en forma de vientos, o por algún otro mecanismo) cae hacia el objeto compacto (la estrella de neutrones o el agujero negro) a causa de la intensa atracción gravitatoria que este ejerce.

Este proceso se conoce como acreción. El  gas se calienta a medida que es acretado y comienza a emitir radiación electromagnética. Esta radiación es muy energética y ocupa típicamente la banda de los rayos X, por lo que estos sistemas reciben el nombre de binarias de rayos X.

Como el objeto compacto está siempre en rotación  la materia no cae radialmente hacia él, sino que lo hace  más lentamente y siguiendo una trayectoria de tipo espiral. Se forma entonces un disco alrededor del objeto central, conocido como disco de acreción.

La materia en la parte más interna del disco de acreción está muy caliente, y puede a su vez “inflarse” formando una nube de gas caliente y menos denso llamada corona. Tanto la corona y el disco de acreción emiten rayos X. Finalmente, es posible que una fracción de la materia en acreción no sea tragada por el objeto compacto, si no que sea expulsada del sistema en forma de dos chorros colimados (con un ángulo de apertura pequeño) de partículas o jets.

Los microcuásares emiten fuertemente en una amplia gama de longitudes de onda,la imagen muestra este tipo de objeto detectado en la banda de rayos gamma "Cygnus X-3, el cual es un autentico microcuásar. La imagen fua obtenida en 2009 por Telescopio Espacial de Rayos Gamma FERMI- crédito: Fermi-LAT.

A las binarias de rayos X que presentan jets se las denomina microquásares. 

Los microquásares deben su nombre a que comparten muchas características con los quasares, fuentes extragalácticas conocidas con anterioridad que también presentan eyección de jets.

Los quasares (llamados así por la abreviatura de su nombre completo en inglés, quasi-stellar radio sources, fuentes de radio cuasi-estelares) son núcleos de galaxias donde existe un agujero negro supermasivo, que acreta materia del medio interestelar y es capaz de lanzar jets que se propagan por distancias de millones de años luz. Los cuásares perteneces a un tipo más general de núcleos galácticos, los llamados núcleos activos de galaxias (AGN, Active Galactic Nuclei).

Los microcuásares parecen ser entonces versiones en pequeña escala de los cuásares.

 Enlace al vídeo: http://youtu.be/L51cqVTv37I

El 01 de noviembre de 2012, las NASA entregó esta animación que muestra el  rastreo de varios rayos gamma a través del espacio y el tiempo, a partir de su emisión en el chorro de blazar distante y  su llegada al Telescopio de Gran Área de Fermi (LAT).

 Durante su viaje, el número de fotones ultravioletas en movimiento al azar y óptico (azul), aumenta a medida que más y más estrellas nacen en el universo. Finalmente, uno de los rayos gamma se encuentra con un fotón de luz de las estrellas y los rayos gamma se transforman en un electrón y un positrón. El resto de los fotones de rayos gamma llegan al Fermi e interactúan con placas de tungsteno en la LAT, produciendo los electrones y positrones cuyos caminos registrados a través del detector, permite a los astrónomos hacer retroceder, en dirección a su fuente, a los rayos gamma. 

Blazar

Glosario: Blazar - Es el ángulo que forma el jet con la Tierra es cero; el cuásar o núcleo galáctico activo es denominado Blazar. Es un fuente altamente variable de energía muy compacta, asociada a un agujero negro. Los blazares están entre los fenómenos más violentos del universo. Son un tipo particular de núcleo activo galáctico (AGN en inglés), caracterizado por emitir un jet relativista; en la actualidad se acepta que un blazar es un cuásar, con la salvedad que su jet se encuentra apuntando directamente a la Tierra.
Fuente:
 NASA/FERMI-LAT/ Physic.Isu.Edu/Wikipedia/Ciencia@NASA/FMirabel/YouTube