Materia ordinaria:
EL 0,8 % DE LA MATERIA DEL UNIVERSO ESTÁ EN ESTRELLAS
Según catálogo de galaxias gigantes.
(30 Agosto, 2006, University of St Andrews, IAC) ¿Qué fue de la materia que produjo el Big Bang? La mayor parte del Universo, el 96%, constituido por materia y energía oscuras, permanece inaccesible para los científicos. Hasta ahora sólo se conoce la naturaleza del 4% restante, la materia común, o bariónica. Un nuevo inventario del Universo cercano concluye que el 20% de esta materia corriente, es decir un 0,8% del total, se ha convertido ya en estrellas.
Imagen arriba: Selección de imágenes de galaxias del "Millenium Galaxy Catalogue"
El catálogo, denominado “Millennium Galaxy Catalogue” (MGC), presentado en la Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional (IAU) celebrada recientemente en Praga, fue confeccionado a partir de más de 100 noches de observación en observatorios de Canarias, Australia y Chile, y contiene más de 10.000 galaxias gigantes. Cada una de ellas alberga en su bulbo y disco entre 500.000 millones y 1 millón de millones de estrellas.
Según Alister Graham, investigador de la Universidad Nacional de Australia (ANU) y astrónomo de soporte del IAC entre 1999 y 2001, los resultados muestran que aproximadamente el 20% de la materia común que se produjo en el Big Bang, hace 14.000 millones de años, se ha convertido en estrellas; un 0,1% permanece en el polvo expulsado de estrellas masivas (a partir del cual se crean estructuras sólidas como la Tierra y nosotros mismos); y alrededor de un 0,01% está en forma de agujeros negros supermasivos. El casi 80% restante se encuentra prácticamente en estado gaseoso, hallándose tanto en el interior como entre las galaxias, y constituye la reserva a partir de la cual podrían formarse futuras generaciones de estrellas.
Este estudio es el primero que cataloga información fiable sobre distancias, tamaños, colores y formas de los bulbos y discos de gran cantidad de galaxias, y ha proporcionado evidencias convincentes que apoyan la teoría de la formación de los bulbos y los discos galácticos mediante mecanismos completamente distintos. Se cree que los bulbos se forman primero, bien mediante colapso directo de grandes esferas de gas o mediante una fase de fusión rápida en la que se forman grupos de estrellas alrededor de un agujero negro supermasivo central. Posteriormente, el agujero negro expulsa violentamente el gas restante y así impide futuras formaciones estelares. Los discos se forman más tarde, cuando el material expulsado, junto con gas recién incorporado, es arrastrado hacia el potencial gravitatorio de la galaxia.
Con estos nuevos datos, los investigadores pronostican que el Universo será capaz de formar estrellas durante unos 70.000 millones de años, tras lo cual comenzará a apagarse. Esta conclusión puede variar ya que el ritmo de formación de nuevas estrellas está decreciendo constantemente.
En Rayos X:
TELESCOPIO ESPACIAL OBSERVA MATERIA OSCURA
En gigantesco choque de galaxias.
(22 Agosto, 2006, Chandra, NASA - NASA)
Hay más materia oscura que materia ordinaria en el Universo y normalmente están mezcladas en galaxias y cúmulos de galaxias. Por primera vez, los astrónomos utilizando el Telescopio Espacial Chandra de Rayos X de la NASA, han encontrado una situación donde la materia oscura y la materia ordinaria han sido separadas.
Se trata del choque de dos gigantescos cúmulos de galaxias, allí la materia normal del cúmulo impactor, en forma de estrellas, gas y planetas, se fricciona y frena a medida que pasa a través del gas caliente del otro cúmulo. Pero la materia oscura no es afectada por la fricción por lo que se separa de la materia normal, lo que fue detectado por los astrónomos.
Imagen: Combinación de imágenes, donde el gas caliente detectado por el Chandra en rayos X, se ve como dos masas rosadas, contienen la mayor parte de la materia "normal" o bariónica, de ambos cúmulos. La masa con forma de bala de la derecha es el gas caliente de un cúmulo, que ha pasado a través del gas caliente de otro mayor durante la colisión. Una imagen óptica del Magallanes de Cerro Las Campanas en Chile y del Telescopio Espacial Hubble de la NASA muestra las galaxias en naranjo y blanco. Las áreas azules en esta imagen muestra donde los astrónomos encontraron la mayor parte de la masa en los cúmulos. La concentración de masa es determinada utilizando el efecto llamado lentes gravitacionales, where light from the distant objectsdonde la luz es distorcionada por la materia entre el cúmulo y nosotros. La mayor parte de la materia en los cúmulos (azul) está claramente separada de la materia normal (rosada), dando una evidancia directa que casi toda la materia de los cúmulos es oscura. Crédito Chandra/NASA.
Los telescopios apuntaron al cúmulo de galaxias 1E0657-56, conocido como el 'Cúmulo de la Bala' debido a que contiene una espectacular nube de gas recalentada a cien millones de grados y en rayos x parece una bala saliendo de una masa de gas. (Wk)
Este cúmulo, uno de los cúmulos galácticos más calientes conocidos está a unos 4 mil millones de años de distancia en dirección a la constelación de Carina (RA 06h 58m 37.9s | Dec -55º 57' 0"). El cúmulo más pequeño pasó por el centro del cúmulo mayor hace 150 millones de años creando la onda de impacto en forma de arco que vemos a la derecha del centro del cúmulo. Es el efecto del gas recalentado a "70 millones de grados Celsius del sub-cúmulo se abrió paso a través del gas a 100 millones de grados Celsius del cúmulo mayor a una velocidad de unos 9 millones de kilómetros por hora (2.500 km/seg).
Imagen: La imagen de Rayos X, muestra que la forma de bala se debe al viento producido por el choque a alta velocidad de un cúmulo pequeño con uno mayor.
La materia oscura ha sido empujada a un lado por la titánica colisión de dos enormes cúmulos de galaxias. El descubrimiento, realizado con el telescopio Chandra de Rayos X y otros telescopios, da una evidencia directa de la existencia de la materia oscura.
“Por lo que sabemos, este es el evento cósmico más energético después del Big Bang”, dijo Maxim Markevitch del Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica en Cambridge, Mass.
La materia oscura no puede ser "vista" porque no emite ni refleja suficiente luz y se cree que ocupa el 21% del universo. La materia común, que es lo que sí podemos ver, apenas ocupa el 4%. El restante 75% es energía oscura.
Hasta ahora, los astrónomos sólo podían inferir la existencia de la materia oscura a través de los efectos gravitacionales que tenía sobre la materia ordinaria. "Esta es la primera prueba directa de que la materia oscura tiene que existir y que tiene que constituir la mayor parte de la materia del universo", señaló Doug Clowe, de la Universidad de Arizona, quien condujo la investigación.
Al observar la colisión cósmica, los científicos pensaron que si la materia oscura existía, la mayoría de la masa en los grupos estaría ubicada alrededor de las galaxias. Pero si la materia oscura no existía, entonces la masa de esos grupos estaría en un difuso gas caliente.
VLT, Paranal, Chile:
TELESCOPIO GIGANTE ESTUDIA GALAXIA JUVENIL "SUDAMÉRICA"
Se revelaron detalles sin precedentes de una galaxia lejana, formada unos tres mil millones de años después del Big Bang.
(21 Agosto, 2006 ESO - CA) En la década pasada los astrónomos lograron explicar el mecanismo de formación de las galaxias cuando el Universo tenía unos pocos miles de millones de años de edad. Estas comenzaron a formarse luego que grandes masas de gas de materia ordinaria se enfriaba y concentraba alrededor de concentraciones de la misteriosa materia 'oscura'.
Desde aquella época, ocurrida hace unos 11 mil millones de años atrás, hasta la época actual, las interacciones, choques y uniones de galaxias, condujeron a las estructuras galácticas que observamos hoy. El panorama general no se ha resuelto en sus detalles, ya que es muy difícil conocer la forma de cómo se ensamblaron esas primeras galaxias y de cuando se formaron sus bulbos centrales (bulges) y discos, los componentes principales de las galaxias espirales.
Imagen: Realizada con las emisiones en H-alfa de la lejana Galaxia BzK155043, ubicada a casi 11 mil millones de años luz. Reinhard Genzel nos ha informado que "la frecuencia H-Alfa es recibida normalmente en la frecuencia de 650 nanómetros (0.65 micrones)" pero el corrimiento al rojo producido por la altísima velocidad con que la galaxia se aleja de nosotros producto de la expansión del Universo, "la luz H-Alfa de esta galaxia fue recibida en los detectores de SINFONI en la banda del infrarrojo en 2 000 nanómetros (2
micrones)". En la imagen infrarroja, de colores falsos, la zona azul gira hacia nosotros, mientras que la roja gira alejándose. La región verde marcada con la cruz es el centro de la galaxia. Por su aspecto en el H-Alfa, sugerimos bautizar esta galaxia como Galaxia Sudamérica. Crédito: ESO.
El estudio de esa época del Universo es particularmente difícil, ya que a causa de la expansión del Universo no recibimos la luz visible de los objetos astronómicos que allí axistían. A esas distancias su alta velocidad de alejamiento estira las ondas luminosas de modo que las emisiones que originalmente ocurrieron en luz visible son recibidas en el espectro infrarrojo.
Además, debido a la enorme distancia a la que se encuentran esos objetos, recibimos muy pocos de los fotones emitidos y sólo podemos observar los objetos más brillantes. El estudio de esa época es uno de los objetivos del Observatorio Very Large Telescope (VLT), en Cerro Paranal, Antofagasta, Chile.
Utilizando la enorme capacidad de los telescopios de 8,2 metros de diámetro del VLT y recibiendo los enrojecidos fotones con el detector SINFONI (1), un novedoso espectrómetro infrarrojo capaz de corregir parcialmente las distorciones de la atmósfera mediante la 'óptica adaptiva' entregando imágenes nítidas e información de colores, o espectros, con alta resolución.
Un grupo internacional de astrónomos, ha realizado un avance significativo en este tema con el estudio de galaxias brillantes y distantes, con zonas de estrellas en formación, llamado SINS por su sigla en inglés (Spectroscopic Imaging Survey in the Near-Infrared with SINFONI), cuyos últimos resultados fueron presentados en Nature.
Estudiando la lejana galaxia BzK155043, ubicada a casi 11 mil millones de años luz de distancia, mediante el SINFONI lograron revelar las propiedades físicas y dinámicas de este objeto con un nivel de detalle sin precedentes.
Por su aspecto en el H-Alfa, semEjante al mapa del subcontinente Sudamericano, sugerimos bautizar esta galaxia como 'Galaxia Sudamérica'.
Las observaciones revelan un enorme y masivo disco rotatorio en formación (proto-disco), el cual canaliza gas hacia un creciente bulbo central. Las altas densidades del gas en la superficie, la gran velocidad de formación estelar y las edades relativamente jóvenes de las estrellas, sugieren que el sistema se formó rápidamente, por fragmentación y formación de estrellas en un disco inicial muy rico en gas. Otras observaciones de galaxias masivas y lejanas entregan resultados similares.
Los astrónomos lograron un nuevo récord en resolución (de tan sólo 0.15 arcos de segundo), dando así un nivel de detalles sin precedentes de la anatomía de esta distante galaxia. La resolución se refiere a la capacidad de un telescopio para distinguir detalles en una determinada región del espacio (a modo de referencia, la Luna llena ocupa unos 1.800 arcos de segundo en el cielo nocturno a simple vista).
“Cuando comenzamos el programa SINS”, dice Reinhard Genzel, autor principal del estudio publicado esta semana en la última edición de Nature, “esperábamos ver un movimiento principalmente irregular y tal vez caótico causado por las frecuentes actividades de fusión en el joven Universo. Nos encontramos con una gran sorpresa al ver cantidades de galaxias de disco rotante y ricas en gas, de propiedades muy similares a la Vía Láctea de hoy”.
Que estás galaxias sean tan grandes y roten tan rápido indica que el gas tiene una rotación similar al halo de materia oscura de la cual se enfrió, lo que resuelve un importante problema en la formación de galaxias.
Los datos de SINFONI sugieren que los proto-discos posiblemente se transformaron en galaxias elípticas densas, ya sea por procesos internos, como en el caso del espectacular flujo de gas observado en BzK15504, o bien por colisiones y fusiones con otras galaxias.
Otro aspecto importante del estudio son los altos índices de formación estelar que se deducen para muchas de las galaxias distantes y con formación de estrellas que fueron estudidas, con tasas de nacimiento estelar cerca de cien veces más grandes que la Vía Láctea en el presente.
El Dr. Reinhard Genzel nos ha informado que en el caso de la Galaxia BzK155043, ubicada a casi 11 mil millones de años luz. "la frecuencia H-Alfa que es recibida normalmente en la frecuencia de 650 nanómetros (0.65 micrones)" fue corrida al rojo producto de la altísima velocidad con que la galaxia se aleja de nosotros arrastrada por la expansión del Universo. "La luz H-Alfa de esta galaxia fue recibida en los detectores de SINFONI en la banda del infrarrojo en 2 000 nanómetros (2 micrones)".
(1) SINFONI es una combinación de un nuevo “espectrómetro integrado de campo” infrarrojo (SPIFFI) y un módulo especial de óptica adaptativa (MACAO). El módulo integrado de campo SPIFFI entrega información detallada del color o espectro de un objeto, para 2000 puntos espaciales en el cielo, dispuestos en un campo bidimensional de 32 x 64 píxeles. El modulo óptico adaptativo MACAO percibe la distorsión de las imágenes creadas por la refracción y turbulencia de la atmósfera terrestre a través de un análisis rápido de la imagen de una estrella cerca del objeto de estudio. Luego se utiliza un espejo deformable en la trayectoria de luz del instrumento para eliminar la distorsión causada por la atmósfera. En su singular modo de óptica adaptativo, SINFONI entrega imágenes de muy alta resolución en cada uno de los 2000 canales espectrales.
