Se descubre un nuevo tipo de galaxia activa

Un equipo internacional de astrónomos usando el satélite Swift de la NASA y el observatorio japonés/estadounidense de rayos-X Suzaku han descubierto un nuevo tipo de núcleo galáctico activo (AGN).

Hasta ahora se pensaba que los astrónomos ya habían descubierto todas las clases diferentes de AGN — núcleos extraordinariamente energéticos de galaxias alimentadas por la acreción de agujeros negros supermasivos. Los AGN tales como quásars, blázars, y galaxias de Seyfert están entre los objetos más luminosos de nuestro universo, a menudo arrojando la energía de miles de millones de estrellas en una región no más grande que nuestro Sistema Solar.

En el nuevo tipo de AGN descubierto, el disco y toro de alrededor del agujero negro están tan profundamente oscurecidos por el gas y polvo que ninguna luz visible escapa, haciéndolos muy difíciles de detectar. Esta ilustración muestra la escena desde una perspectiva más distante que la otra imagen. Crédito: Aurore Simonnet, Universidad Estatal de Sonoma.

Pero usando Swift y Suzaku, el equipo ha descubierto que una clase relativamente común de AGN ha escapado a la detección…hasta ahora. Estos objetos están tan densamente rodeados de gas y polvo que virtualmente no se filtra ninguna luz.

“Este es un descubrimiento importante debido a que nos ayudará a comprender mejor por qué algunos agujeros negros supermasivos brillan y otros no”, dice el astrónomos y miembro del equipo Jack Tueller del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Las pruebas para este nuevo tipo de AGN comenzaron a surgir a lo largo de los últimos dos años. Usando el Telescopio de Alerta de Explosiones de Swift (BAT), un equipo liderado por Tueller ha encontrado varios cientos de AGNs relativamente cercanos que no se detectaron previamente debido a que su luz visible y ultravioleta estaba atenuada por el gas y el polvo. El BAT fue capaz de detectar rayos-X de alta energía de los AGNs cubiertos debido a que, al contrario que la luz visible, los rayos-X de alta energía pueden perforar la gruesa capa de gas y polvo.

Para continuar la investigación sobre el descubrimiento, Yoshihiro Ueda de la Universidad de Kyoto, Japón, Tueller, y un equipo de astrónomos japoneses y estadounidenses apuntaron a dos estos AGNs con Suzaku. Esperaban determinar si estos AGNtan oscurecidos eran básicamente el mismo tipo de objeto que otros AGNs, o si eran fundamentalmente distintos. Los AGNs residen en las galaxias ESO 005-G004 y ESO 297-G018, la cuales están a unos 80 millones y 350 millones de años luz de la Tierra respectivamente.

Suzaku cubre un mayor rango de energías de rayos-X que BAT, por tanto los astrónomos esperaban que Suzaku viese a lo largo de una franja más amplia del espectro de rayos-X. Pero a pesar de la alta sensibilidad de Suzaku, detectó muy pocos rayos-X de baja o media energía de estos dos AGNs, lo cual explica por qué anteriores investigaciones de rayos-X en AGN los habían pasado por alto.

Esta ilustración muestra las distintas características de un núcleo galáctico activo (AGN), y cómo nuestro ángulo de visión determina qué tipo de AGN observamos. LA luminosidad extrema de un AGN está potenciada por un agujero negro supermasivo en el centro. Algunos AGN tienen chorros, mientras que otros no. Crédito: Aurore Simonnet, Universidad Estatal de Sonoma.

De acuerdo con los modelos más populares, los AGNs estásn rodeados por un anillo en forma de rosquilla de material, que parcialmente oscurece nuestra visión del agujero negro. Nuestro ángulo de visión con respecto a la rosquilla determina qué tipo de objeto vemos. Pero el miembro del equipo Richard Mushotzky, también en NASA Goddard, cree que estos AGN recientemente descubiertos están completamente rodeados de una capa de material que los oscurece. “Podemos ver luz visible de otros tipos de AGN debido a que hay luz dispersada”, dice Mushotzky. “Pero en estas dos galaxias, toda la luz procedente del núcleo está totalmente bloqueada”.

Otra posibilidad es que estos AGN tengan poco gas en su vecindad. En otro AGN, el gas dispersa la luz en otras longitudes de onda, lo cual hace al AGN visible incluso si están rodeados de este material oscurecedor.

“Nuestros resultados implican que debe haber un gran número de AGNs oscurecidos aún en el universo local”, dice Ueda.

De hecho, estos objetos podrían comprender alrededor del 20 por ciento de las fuentes puntuales que forman el fondo de rayos-X, un resplandor de radiación de rayos-X que impregna nuestro universo. El Observatorio de rayos-X Chandra de la NASA ha encontrado que este fondo está en realidad producido por un descomunal número de AGNs, pero Chandra fue incapaz de identificar la naturaleza de todas las fuentes.

Al pasar por alto esta nueva clase, las investigaciones previas de AGN estaban fuertemente sesgadas, y por tanto daban una descripción incompleta de cómo los agujeros negros supermasivos y las galaxias que los alojan han evolucionado a lo largo de la historia cósmica. “Creemos que estos agujeros negros han desempeñado un papel crucial en el control la formación de galaxias, y controlan el flujo de materia en los cúmulos”, dice Tueller. “No podemos comprender el universo sin comprender los agujeros negros gigantes y qué hacen. Para completar nuestra comprensión debemos tener una muestra sin sesgo”.

El artículo del descubrimiento aparecerá en el ejemplar del 1 de agosto de Astrophysical Journal Letters.

Puede encontrarse más información sobre Swift en http://swift.gsfc.nasa.gov, y sobre Suzaku en http://suzaku.gsfc.nasa.gov.

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Autor: Robert Naeye
Fecha Original: 30 de julio de 2007
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La gran ciencia necesita innovaciones en el vacío

La tecnología del vacío será crucial para el éxito de muchos experimentos grandes en el futuro. Joe Herbert esboza algunos retos comunes a los que se enfrentan los científicos.

La siguiente generación de experimentos grandes de ciencia, tales como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN (LHC) y el Reactor Experimental Termonuclear Internacional (ITER), dependerán de sistemas de vacío que colocan la tecnología de hoy al límite en términos de volumen y capacidad de bombeo. Otros, tales como el Láser Europeo de rayos-X de Electrones Libres (XFEL), requerirá unas condiciones de vacío extremadamente limpias, mientras que la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) involucrará el lanzamiento de sistemas de vacío al espacio.

Túnel del LHC

El reto principal para los científicos del vacío que trabajan en tales experimentos es cómo proporcionar un entorno de vacío adecuado a un coste razonable. Cómo se logra esto depende de cada proyecto. Este suplemento se centra en los retos específicos asociados con cada uno de estos cuatro proyectos.

Aunque estos experimentos son todos muy distintos, tienen un conjunto similar de retos para los científicos del vacío. Esto incluye comprender los requisitos de vacío de los experimentos y cómo afectará su diseño mecánico al sistema de vacío; trabajar con las distintas incertidumbres de los parámetros operacionales del equipo de vacío; fabricar y procesar los componentes de vacío; y encontrar gente lo bastante capaz para construir y operar el sistema.

Muchos de los primeros retos surgen debido a los diseñadores del experimento – los físicos que finalmente usarán la instalación como herramienta de investigación – que pueden no saber lo que se requiere para sus sistemas de vacío. Los investigadores tienden a solicitar el mejor vacío posible, incluso aunque puede que no sea necesario. Una sobreespecificación lleva a un gasto innecesario, el cual puede evitarse si los científicos de vacío tienen un buen conocimiento inicial de cómo se verá influenciado el experimento por las condiciones de vacío. Incluso si los requisitos de vacío están bien definidos, puede ser muy difícil calcular con algún grado de precisión la presión que puede esperarse en las posiciones importantes de un gran sistema de vacío. Deben tenerse en cuenta muchas incertidumbres e incluso un mínimo cambio en el diseño puede hacer una gran diferencia en las condiciones de vacío. Como resultado un diseño pasa a menudo por distintas iteraciones antes de que se logre un vacío satisfactorio.

Los científicos de vacío deben también comprender las limitaciones y demandas que se impondrán al sistema de vacío por el diseño físico del experimento. Por ejemplo, los materiales exóticos pueden elegirse por sus propiedades mecánicas, térmicas o eléctricas, incluso aunque las características de vacío del material no sean bien conocidas. Medir las propiedades térmicas de un escape de gas de tales materiales y encontrar, procesar y limpiar recipientes para reducir las fugas a un nivel satisfactorio puede llevar una buena cantidad de tiempo. Las fugas de gas son un reto significativo para los que construyen el ITER, por ejemplo. Los sistemas de vacío para este proyecto deben manejar cargas de gas de muchos miles de componentes que se fabrican a partir de materiales especializados que tienen que arreglárselas en el duro entorno del interior de un dispositivo de fusión.

Los aceleradores de partículas, como el LHC y el XFEL, normalmente se alojan en túneles donde hay poco espacio para bombas de vacío. Además, la enormes longitudes de muchos aceleradores modernos (casi 27 km en el caso del LHC) pueden imponer severas restricciones a las velocidades de bombeo. En el LHC este problema se alivió mediante un recubrimiento NEG (non evaporable getter), que convirtió los muros de las cámaras de vacío en bombas.

Otro reto es el equipo de vacío en sí mismo, el rendimiento del cual a menudo no está bien definido. Por ejemplo, las velocidades de bombeo de las bombas UHV pueden no conocerse para unas pocas especies de gases. Para complicar aún más las cosas, bombas similares pueden lograr distintas velocidades, dependiendo de cuánto se ha usado una bomba concreta en el pasado. Los estándares de vacío pueden también tener un efecto principal sobre el vacío – especialmente a muy bajas presiones – y su estabilidad a menudo deja bastante que desear. Puede ser que los requisitos especiales de una gran instalación no encajen con el equipo comercial y los nuevos sistemas que deben desarrollarse. Esto habitualmente implica extender la tecnología existente en lugar de tener que desarrollar algo desde cero.

Una vez que el diseño se ha especificado, los componentes deben ser fabricados y preparados, a menudo usando materiales y métodos que rozan el límite, o incluso van más allá de las capacidades de la industria del vacío. La garantía de calidad es un reto básico, y el proyecto a menudo tiene que proporcionar los protocolos, personal y equipamiento necesarios. No es necesario decir que los proyectos grandes requieren una gran cantidad de detalles en el diseño, fabricación, y capacidad de procesado, además de mantener un registro detallado. El reto final es el de encontrar gente con la suficiente experiencia y formación que entienda verdaderamente el vacío. No es un arte oscuro, pero tampoco una ciencia exacta.

Descarga una versión digital completa del suplemento Vacuum Challenges and Solutions (Soluciones y Retos del Vacío) aquí (PDF, 5MB).

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Autor: Joe Herbert
Fecha Original: 30 de julio de 2007
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La nueva aproximación a SETI

Hasta dónde llega la prevalencia de la vida y la inteligencia a lo largo de la galaxia, el hecho es que aún no tenemos idea. Todas nuestras estimaciones y proyecciones continúan estando basadas en un único conjunto de datos, la vida alrededor de nosotros en la Tierra. Están aquellos, como Peter Ward y Donald Brownlee, que personalmente creen ver pruebas de que la vida compleja puede ser bastante rara, incluso si la vida unicelular se convierte el algo rutinario. Hay otros con un punto de vista distinto. Para dar un ejemplo específico, las catástrofes cósmicas rutinarias destruirán, según se afirma, las opciones de que surja la vida compleja salvo en los casos más inusuales. Ya ha sucedido una de tales catástrofes, al final del Cretácico, ¡y fue la principal razón de que se desarrollase vida inteligente de alto nivel en la Tierra! Todas nuestras hipótesis actuales sobre la probabilidad de vida e inteligencia extraterrestre no son nada más que opiniones basadas en deducciones y un solo punto de datos. Lo que debemos hacer es seguir buscando evidencias fuertes, tanto localmente (dentro del Sistema Solar) como a distancias interestelares. Ni el optimismo ni el pesimismo ayudan cuando están basados en la ignorancia.

En contraposición al hecho de que SETI no ha recibido hasta ahora ninguna señal positiva hay un número de desarrollos entusiastas en astronomía y astrobiología. Estos incluyen la detección, desde mediados de los 90, de más de 150 planetas extrasolares, y cada vez más signos dentro de nuestro Sistema Solar de que las condiciones que se creen necesarias para el desarrollo de la vida tal y como la conocemos (agua, componentes orgánicos y una fuente de energía adecuada) pueden surgir en múltiples mundos alrededor de una única estrella. La astrobiología está en ascenso. Marte, Europa, y Titán encabezan una corta lista de lugares en nuestra vecindad donde los científicos no se sorprenderían de encontrar vida microbiana. Estando detectando moléculas cada vez más complejas en el espacio interestelar como prueba de que la vida puede ser capaz de sobrevivir a los viajes entre mundos a bordo de meteoritos. Como explico en mi libro Life Everywhere (Vida por todos sitios) (Basic Books, 2001), la vida terrestre, desde el inicio – no sólo los últimos pocos cientos de millones de años – ha demostrado propensión a hacerse cada vez más compleja y muestra los rudimentos de un comportamiento inteligente.

Este auge de la astrobiología y la astronomía exoplanetaria ha ofrecido a los investigadores de SETI una nueva aproximación que es Instituto SETI, en particular, ha abrazado. Es decir, permite que el intento de contactar con otras inteligencias se haga de abajo a arriba en lugar de arriba a abajo. En la próxima década, instrumentos cada vez más sensibles y potentes, basados en la interferometría, nos permitirán detectar mundos similares a la Tierra que orbiten estrellas similares al Sol en un radio de unos cientos años luz. Estos instrumentos y sus sucesores nos permitirán analizar la luz procedente de estas “Tierras alienígenas” para buscar firmas biogénicas, tales como el oxígeno y la clorofila. Si tenemos éxito en demostrar más allá de toda duda razonable que ciertos planetas conocidos están relacionados con la vida, entonces podremos comenzar a estudiar esos mundos más de cerca para ver qué cantidad de su vida nativa ha evolucionado. ¿Hay signos de contaminación industrial en la atmósfera o rastros de emisiones electromagnéticas producidas artificialmente? Cuando alcancemos esta etapa de nuestras investigaciones, la astrobiología y SETI unirán sus fuerzas en una tarea para determinar si la inteligencia superior está presente.

Personalmente, creo que hay una mínima posibilidad de que en algún momento cercano contactemos con otra raza en nuestra galaxia aproximadamente con el mismo nivel tecnológico que nosotros. Sospecho que hay una ventana tecnológica de unos 500 años más allá de la cual seríamos ciegos de forma efectiva para otras especies. La galaxia podría estar repleta de inteligencias avanzadas que son invisibles para nosotros como los satélites de telecomunicaciones lo están para los nativos de las selvas. Además, nuestros ancianos galácticos, lejos de tener algún deseo de comunicarse con nosotros, probablemente estarían interesados en nosotros sólo como especimenes antropológicos o biológicos. También pueden tener la sabiduría de apreciar que cualquier interferencia suya en nuestros temas potencialmente podría destruir nuestra cultura, de la misma forma en que los Occidentales hemos dañado a las razas de la Tierra menos avanzadas tecnológicamente con quienes hicimos el primer contacto.

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Autor: David Darling
Fecha Original: Mayo de 2006
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Lentes perfectas podrían invertir la fuerza de Casimir

La normalmente atractiva fuerza de Casimir entre dos superficies puede hacerse repulsiva si una lente “perfecta” con un índice de refracción negativo se incrusta entre la superficies, de acuerdo con cálculos realizados por físicos en el Reino Unido. Ulf Leonhardt y Thomas Philbin de la Universidad de St Andrews creen que la fuerza repulsiva podría ser lo bastante fuerte para hacer levitar un espejo pequeño. El efecto repulsivo – que aún tiene que observarse de forma experimental – podría también ayudar a minimizar la fricción en máquinas micrométricas provocada por la fuerza de Casimir. (New Journal of Physics to be published).

Las mayores colisiones cósmicas tienen lugar más rápido de lo esperado

Se han encontrado dos cúmulos galácticos en colisión a unas velocidades que anteriormente se pensaba que eran imposibles.

Los astrónomos estiman que la colisión del cúmulo galáctico conocido como Abell 576 involucra a dos cúmulos que contienen cientos de galaxias chocando entre sí a unos 3300 km/s..

Imagen de rayos-X de Chandra decon contornos perfilados de burbujas eyectadas en nuestra dirección. El sistema de Abell 576 en realidad consta de dos cúmulos galácticos que han sido capturados por XMM durante el proceso de fusión entre sí. Crédito: Universidad de Michigan (R. Dupke)

El hallazgo, que se detallará en el próximo ejemplar de Astrophysical Journal, apoya estudios anteriores que sugieren que los cúmulos galácticos pueden colisiones más rápido de lo que se creía anteriormente.

“Ahora hay un creciente número de pruebas que apoyan que este tipo de colisiones a altas velocidades son posibles”, dijo el líder del estudio Renato Dupke de la Universidad de Michigan.

Tales colisiones habían sido observadas con anterioridad, pero la última es inusual por la posición aventajada de observación desde detrás de uno de los cúmulos. Otra colisión bien conocida que involucra al Cúmulo Bala tiene lugar en el plano del cielo, por lo que desde nuestro punto de vista parece que los cúmulos están chocando frontalmente.

La diferencia entres estos dos puntos de vista es comparable a ver a dos coches chocando en una pantalla de televisión o verlos desde dentro de uno de los coches.

Usando los observatorios XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea y el Chandra de rayos-X de la NASA, los investigadores han observado burbujas de gas eyectadas desde los núcleos de los cúmulos, pero las cuales, finalmente, caerán y se fundirán entre sí.

Aunque las galaxias individuales chocan entre sí con bastante frecuencia, los astrónomos estiman que sólo uno entre mil o uno entre cien cúmulos galácticos están involucrados en una colisión. La cantidad de energía generada por una única colisión principal se piensa que puede ser la segunda, sólo tras el Big Bang, el evento que los científicos creen que dio origen al universo.

Identificar sistemas en colisión es crucial para comprender la composición y funcionamiento del universo. Los científicos han citado pruebas de colisiones de cúmulos como algunas de las mejores disponibles sobre que existen la materia oscura y la energía oscura. Además, si no se reconocen, las colisiones podrían llevar a una subestimación de los cúmulos galácticos tanto como en un 20% debido a las grandes cantidades de gas eyectado durante una colisión.

Los científicos dependen de la masa de distintas galaxias para estimar los parámetros cosmológicos que describen la expansión del universo.

Los astrónomos esperan que los dos Goliats de Abell 576 finalmente se unirán en un único cúmulo galáctico gargantuánico.

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Enlaces Relacionados:
La búsqueda de la quinta fuerza se centra en el Cúmulo Bala

Autor: Ker Than
Fecha Original: 18 de julio de 2007
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