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Liberan para la ciencia datos de variaciones de luminosidad en 200 millones de objetos celestes

Astrónomos del Instituto Tecnológico de California (Caltech) y la Universidad de Arizona han dado a conocer el mayor conjunto de datos ya recogidos que documentan el aumento y la disminución de brillo de estrellas y otros objetos celestes, un total de doscientos millones

El cielo nocturno está repleto de objetos que destellan, o disminuyen y aumentan su brillo, como asteroides que lo surcan y otros, tales como estrellas que estallan o estrellas varíables. El estudio de estos fenómenos puede ayudar a los astrónomos a lograr una mejor comprensión de la evolución de las estrellas, los agujeros negros en los centros de las galaxias y de la estructura de la Vía Láctea. Este tipo de objetos también fueron esenciales en el reciente descubrimiento de la energía oscura, la misteriosa energía que predomina en la expansión del Universo.

Utilizando el Catalina Real-Time Transient Survey (CRTS = Relevamiento Catalina de Eventos Transitorios en Tiempo Real), un proyecto liderado por Caltech, los astrónomos sistemáticamente escanean los cielos en busca de estos objetos dinámicos, produciendo un conjunto de datos sin precedentes que permitirá a los científicos de todo el mundo realizar investigaciones nuevas.

“La exploración de objetos variables y fenómenos transitorios como las explosiones estelares es una de las áreas de investigación más vibrante y creciente de la astrofísica”, dijo S. George Djorgovski, profesor de astronomía de Caltech e investigador principal en el CRTS. “En muchos casos, se obtiene información única para la comprensión de estos objetos”.

El nuevo conjunto de datos proviene de observaciones realizadas con el telescopio de 0,7 metros en el monte Bigelow, en Arizona. Las observaciones fueron parte del Catalina Sky Survey (CSS), una Búsqueda de Objetos Cercanos (NEOs), asteroides, que pueden representar una amenaza para la Tierra, llevada adelante por astrónomos de la Universidad de Arizona. Tomando repetidas imágenes de grandes áreas del cielo, y comparando estas imágenes con las anteriores, el CRTS es capaz de controlar el brillo de quinientos millones de objetos, lo que le permite buscar a aquellos que aumenten o disminuyan su brillo drásticamente. De esta manera, el equipo del CRTS ha identificado decenas de miles de objetos variables, la que potencia los resultados científicos que se pueden extraer de los datos originales.

El nuevo conjunto de datos contiene las llamadas «historias de brillo» de un total de doscientos millones de estrellas y otros objetos, incorporando más de 20.000 millones de mediciones independientes. “Este conjunto de objetos es un orden de magnitud más grande que el mayor de los conjuntos de datos previamente disponibles de su clase”, dice Andrew Drake, científico del Caltech, y autor principal de un trabajo presentado en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana, en Austin, Texas, el 12 de enero de 2012. “Esto permitirá que toda la comunidad astronómica realice muchos estudios interesantes”.

Una de las características únicas del relevamiento, dice Drake, es que se hace hincapié en una filosofía de datos abiertos. “Descubrimos eventos transitorios y publicamos electrónicamente en tiempo real, de modo que cualquier persona puede seguirlos y hacer nuevos descubrimientos”, explica.

“Es un buen ejemplo de intercambio de datos científicos y su reutilización”, dice Djorgovski. “Esperamos establecer un ejemplo de cómo se debe hacer ciencia sobre gran cantidad de datos en el siglo 21″.

El conjunto de datos incluye más de un millar de estrellas en explosión, las llamadas supernovas, incluyendo muchos tipos inusuales y novedosos, así como cientos de las llamadas variables cataclísmicas, que son pares de estrellas en los que una derrama materia en la otra, llamada enana blanca. Además, decenas de miles de estrellas variables y novas enanas, que son estrellas binarias que cambian drásticamente su brillo.

“Tomamos cientos de imágenes cada noche en cada uno de nuestros telescopios en nuestra búsqueda de asteroides peligrosos”, añade Edward Beshore, investigador principal de la caza de asteroides CSS de la Universidad de Arizona. “Ya en 2005 nos preguntábamos si estos datos podrían ser útiles a la comunidad de astrónomos. Estamos encantados de haber podido forjar esta alianza. En mi opinión, ha sido un gran éxito, y es un magnífico ejemplo de la búsqueda de maneras de obtener un mayor valor de las inversiones de los contribuyentes en ciencia básica”.

El equipo dice que planea proporcionar pronto datos adicionales tomados con un telescopio de 1,5 metros en el monte Lemmon, en Arizona, y un telescopio de 0,5 metros de Siding Spring, Australia.

Además de Djorgovski, Drake, y Beshore, el equipo incluye al científico Ashish Mahabal, al científico de cómputo Matthew Graham, al investigador postdoctoral Ciro Donalek y al investigador científico Roy Williams, de Caltech. Los investigadores de otras instituciones incluyen a Steve Larson, Boattini Andrea, Alex Gibbs, Grauer Al, Hill Rik, y Richard Kowalski de la Universidad de Arizona, Mauricio Catelan de la Universidad Católica de Chile, Eric Christensen, del Observatorio Gemini, en Hawai, y José Prieto la Universidad de Princeton. La investigación del Caltech posee el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias. El trabajo realizado en la Universidad de Arizona es apoyado por la NASA.

Fuente: Caltech. Aportado por Eduardo J. Carletti


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Las estrellas podrían tener agujeros de gusano en su núcleo, dicen los astrofísicos

Lejos de ser enlaces entre las regiones vacías del espacio, los agujeros de gusano podrían formar accesos directos de una estrella a otra

Los agujeros de gusano son atajos en el espacio-tiempo, vínculos parecidos a gargantas entre partes del Universo que, si no, estarían distantes. No hay evidencia de que existan, pero matemáticamente se presentan como soluciones estables a las ecuaciones de la relatividad, al igual que otros objetos exóticos, como los agujeros negros.

Hay buena evidencia de que los agujeros negros existen, así que, simplemente, los astrofísicos no pueden descartar las otras soluciones. De hecho, han dedicado una buena cantidad de tiempo y esfuerzo a trabajar en cómo se podrían formar los agujeros de gusano, cómo se verían y qué podría mantenerlos abiertos.

Pero al pensar en los agujeros de gusano, tienden a imaginarlos como túneles vacíos, como superautopistas entre una región del espacio vacío y otro.

Pero Vladimir Dzhunushaliev, de la Universidad Nacional de Eurasia en Kazajstán, y algunos compañeros, tienen una idea diferente. Ellos dicen que no hay razón por la cual los agujeros de gusano no puede estar llenos de materia. Y ellos presentaron esta semana las propiedades de dichos objetos.

Comienzan imaginando una estrella ordinaria, o una estrella de neutrones, con un agujero de gusano en su núcleo. «Para un observador distante, la estrella se parece mucho a una estrella ordinaria», dicen.

Sin embargo, habría algunas diferencias importantes. Para empezar, esta estrella tendría que tener una gemela en el otro extremo del agujero de gusano. Estas estrellas serían como hermanas siamesas, unidas por la cadera por la más extraña de las conexiones.

Estas gemelas también pulsarían de una manera inusual. Esto es porque la materia exótica en el agujero de gusano podría fluir hacia atrás y adelante, como un líquido en un tubo en U, creando una especie de resonancia que haría oscilar a las estrellas.

Eso podría conducir a una liberación de energía en todo tipo de formas, como la creación de rayos cósmicos de ultra alta energía, por ejemplo.

Y también significa que debe haber una forma de distinguir estas gemelas siamesas de otras estrellas. Lo cual es más difícil de lo que parece, sin embargo.

Los intrincados cálculos deben definir qué posibles oscilaciones serían indicación de las singularidades que se presentan si están involucrados los agujeros de gusano. Esto lo hace terriblemente difícil, y sin duda fuera del alcance de Dzhunushaliev y sus colaboradores, por el momento.

Así que el anuncio no hace predicciones específicas acerca de cómo los astrónomos podrían buscar estos objetos.

Eso deja un interesante desafío para que otros enfrenten. Si pueden existir estrellas con agujeros de gusano en su centro, nos gustaría, obviamente, saber cómo se ven, para que podamos buscar si hay alguna cerca. Es tiempo de ponerse a calcular.

Referencia de publicación: arxiv.org/abs/1102.4454 : A Star Harbouring A Wormhole At Its Center.

Fuente: Technology Review. Aportado por Eduardo J. Carletti


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¿Estado superfluido para la estrella de neutrones más joven de la galaxia?

Una estrella de neutrones en Cassiopeia A podría estar enfriándose para formar un exótico estado de la materia: un líquido superfluido

Dos equipos de astrofísicos podrían haber encontrado la primera prueba directa de que en el interior de las estrellas de neutrones —el resto que queda después del estallido de una estrella masiva— existe un extraño estado sin fricción conocido como superfluido. Los miembros de estos equipos hallaron que la temperatura de una joven estrella de neutrones en nuestra galaxia está descendienco con más rapidez de lo que puede explicarse con las teorías de enfriamiento estándar, encajando con las expectativas de los investigadores de una estrella de neutrones que avanza hacia la superfluidez.

Los superfluidos son conductores del calor perfectos con una viscosidad cero. En la Tierra, el comportamiento de un superfluido va en contra de la intuición —se mantiene completamente quieto incluso si se hace rotar el contenedor, puede desafiar a la gravedad escalando las paredes, o puede imitar a Houdini, escapando de un contenedor cerrado herméticamente.

Las estrellas de neutrones son tan densas que la mayor parte de los protones de su interior se deshacen y juntan con los electrones, formando neutrones. Asumiendo que las estrellas tienen un interior superfluido, los teóricos han descrito con éxito la temperatura y comportamiento magnético de las estrellas de neutrones actuales, pero confirmar una hipótesis tan exótica requiere de unas pruebas más sólidas.

En 2004, dos grupos —incluyendo a Dmitry Yakovlev del Instituto Técnico Físico Ioffe en San Petersburgo, Rusia, y Dany Page de la Universidad Nacional Autónoma de México en Ciudad de México— calcularon el descenso de temperatura que es de esperar si una estrella sufre una transición a un estado superfluido. Sin conocer la temperatura a la que se produce esa transición, era difícil hacer predicciones definidas del ritmo de enfriamiento.

Page dice que en esa época, “era más una curiosidad teórica. ¿Cuáles eran las posibilidades de encontrar una y poder observarla?”

Entonces, Craig Heinke de la Universidad de Alberta en Edmonton, Canadá, y Wynn Ho, de la Universidad de Southampton en el Reino Unido, analizaron datos procedentes del Observatorio de Rayos-X Chandra, informando de una rápida caída en la temperatura de una estrella de neutrones en el remanente de supernova Cassiopeia A. La temperatura de la estrella había bajado un 4% desde su descubrimiento en 1999. Normalmente, las estrellas de neutrones se enfrían demasiado lentamente para que lo notemos. Yakovlev y sus colegas comenzaron a trabajar con Heinke y Ho para demostrar la transición a superfluido, pero el grupo de Page también lo había observado.

Fridolin Weber, de la Universidad Estatal de San Diego en California, que no estuvo implicado en ninguno de los análisis de los equipos, dice que la investigación es “una contribución muy importante” debido a que utiliza la teoría de la superfluidez para aportar una explicación comprobable al rápido enfriamiento de la estrella.

Una fría jovencita

Con 3.330 años de antigüedad, la estrella de neutrones de Cassiopeia A es la más joven conocida en nuestra galaxia. Tras la explosión inicial de la estrella, las interacciones entre protones y neutrones habrían producido neutrinos, partículas casi sin masa que escaparon de la estrella, permitiendo su enfriamiento.

Tras estos primeros días o semanas, los protones, que forman aproximadamente el 10% de la estrella, habrían alcanzado una temperatura que les permitiría hacerse superfluidos. En este estado, habrían podido ignorar a los neutrones, deteniendo el proceso de emisión de neutrinos y frenando el ritmo de enfriamiento de la estrella.

Esta condición ha mantenido a la estrella caliente desde su explosión. Pero en algún momento del pasado siglo, la temperatura de la estrella empezó a descender rápidamente, lo que permite que los neutrones formen parejas entre sí y formen un superfluido.

Como los equipos de investigación trabajan de forma distinta con los efectos de la densidad, el grupo de Page estima que la temperatura crítica debe ser de aproximadamente 500 millones de Kelvin, mientras que el equipo de Yakovlev fija un valor de entre 700 y 900 millones de Kelvin.

Cuando alcanzan esta temperatura crítica, los pares de neutrones se separan y tratan de unirse nuevamente una y otra vez. Liberan energía cada vez que se emparejan, y cuando esa energía es liberada en forma de neutrinos, la estrella se enfría.

Este proceso de acoplamiento y separación ha derivado en el rápido enfriamiento de la estrella en las últimas décadas, y ambos equipos proyectan que seguirá durante algunas más. Luego, una vez que todos los neutrones posibles hayan pasado al estado superfluido, la estrella volverá a su ritmo de enfriamiento lento.

Si Chandra y futuros telescopios encuentran pruebas que encajen con esta predicción, los astrofísicos pueden estar bastante seguros de que las estrellas de neutrones realmente son superfluidas en su interior.

Referencia de publicación Superfluid state for Galaxy’s youngest neutron star?

Fuente: Nature News. Aportado por Eduardo J. Carletti


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