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Por Glenys Álvarez

Los astrónomos nos dicen que han encontrado un objeto improbable en un lugar improbable. Cuando se habla del Universo no es un titular poco común, siempre encuentran la estrella más grande que luego es sustituida por otra más grande, el agujero negro más lejano que después es reemplazado por otro aún más apartado, la galaxia más antigua que más tarde es rejuvenecida por un hallazgo aún más viejo; el espacio y el tiempo allá afuera son tan asombrosos como el enigmático comportamiento cuántico.

Ahora lo vuelven a hacer y el ya querido y conocido Telescopio Espacial Hubble es uno de los instrumentos protagonistas. El grupo de investigadores, dirigido por Anil Seth, de la Universidad de Utah, anunció en la revista Nature el descubrimiento de un desmesurado agujero negro masivo en una galaxia enana. La galaxia es conocida y su existencia es realmente espectacular, como dije antes, es una enana llamada M60-UCD1 y no solamente es bien pequeña sino que también es extremadamente densa; de hecho, es una de las galaxias más densas conocidas hasta la fecha. Los investigadores nos dicen que en su diámetro de unos 300 años luz, esta galaxia enana atesta unas 140 millones de estrellas. Para comparar, la Vía Láctea tiene 100,000 años luz de diámetro, es decir, que si viviésemos en una galaxia como la M60-UCD1, las noches serían súper brillantes, con al menos un millón de estrellas visibles en el cielo. Pero como habitantes lácteos, desde la Tierra vemos unas cuatro mil estrellas en el cielo.

Por otro lado tenemos el agujero, que es cinco veces más grande que el de nuestra galaxia. Imaginen eso. El de la Vía Láctea tiene la masa de cuatro millones de soles, lo que representa sólo un 0.01 por ciento de la masa total de la galaxia. Pero el supermasivo de M60-UCD1 tiene la masa de 21 millones de soles, lo que corresponde a un ¡15 por ciento de la masa total de la pequeña galaxia!

¿Cómo es esto posible?

Los investigadores piensan que las galaxias enanas con agujeros tan masivos pueden ser más bien los residuos de galaxias más grandes que fueron destrozadas durante colisiones con otras galaxias, es decir, que no se trata de galaxias que se generaron como pequeñas islas de estrellas en aislamiento.

“No sabemos ninguna otra manera en que un agujero negro tan grande podría desarrollarse en un objeto tan pequeño”, dijo Seth.

El equipo no sólo utilizó el Hubble en el espacio sino observatorios en tierra, como con el telescopio de ocho metros de óptica e infrarrojo Gemini Norte en Mauna Kea. Las imágenes de ambos proporcionan información sobre el diámetro de la galaxia y la densidad estelar. Para calcular la masa del agujero negro, Géminis mide cómo los movimientos estelares son afectados por su atracción.

Los investigadores piensan que M60-UCD1 fue una vez una gran galaxia con diez mil millones de estrellas, hasta que un día pasó muy cerca de otra galaxia mucho más grande conocida como M60, que la destrozó, arrancando todas las estrellas y la materia oscura de su parte exterior y convirtiéndola en la enana que es hoy. Los astrónomos creen que la historia continuará y que, eventualmente, la enana se fusionará con la M60, que tiene su propio monstruoso agujero negro con la asombrosa masa de 4,500 millones de soles; en otras palabras, mil veces más grande que el agujero negro en nuestra galaxia. Y eso no es todo. Cuando eso ocurra, los agujeros negros también se fusionarán. Ambas galaxias se encuentran a 50 millones de años-luz de distancia, así que a lo mejor, el caos haya comenzado ya.

Para imágenes y más información acerca del Hubble: http://www.nasa.gov/hubble

Imagen de NASA y ESA. Impresión artística del agujero en M60-UCD1  

Hace unos días, en la entrada "El resultado de una colisión galáctica" comentamos que las zonas donde se forman las nuevas estrellas tienen una fuerte emisión en el infrarrojo. Hoy os traigo la imagen tomada por el telescopio espacial Spitzer que ha sido publicada por la NASA.

La imagen es una fotografía en el infrarrojo de la galaxia M94, la cual se encuentra a unos diecisiete millones de años luz de nosotros. El infrarrojo, al igual que otras radiaciones electromagnéticas, es invisible a nuestros ojos. Para poder captarla necesitamos crear dispositivos especiales, uno de eso dispositivos es el telescopio espacial Spitzer.

Una vez que se capta la radiación infrarroja hay que someterla a algún tipo de tratamiento para que podamos observarla. Lo que se suele hacer es asignar colores a las distintas longitudes de onda que se han captado. En este caso particular se han adjudicado tonos azules paras las longitudes de onda más cortas y tonos rojos para las más largas.

Si os fijáis en la imagen, se puede distinguir con claridad un anillo de tonos rojizos que rodea el centro de M94. Ese anillo es una región de formación estelar, ahí se están formando nuevas estrellas, estamos ante una guardería estelar.

Hace unos días veíamos como van a colisionar dentro de 4.000 millones de años nuestra Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda. Obviamente, este no es el único caso de choque de galaxias. Observando el universo lejano se pueden encontrar muchas galaxias que son el resultado del choque entre galaxias.

El telescopio espacial Hubble ha tomado una imagen del unviverso lejano en la que se puede ver a la brillante 2MASX J05210136-2521450, que es la galaxia que se encuentra en el centro de la imagen. Esta galaxia es el resultado del choque de otras dos galaxias, algo que podemos intuir por su peculiar forma.

Una de las consecuencias de los choques de galaxias es que se desencadenan procesos de formación de nuevas estrellas. Esto es debido a que las nubes de gas y polvo se ven sometidos a tirones gravitatorios cuando sucede dicho choque. Algunas regiones de estas nubes empiezan a colapsar sobre si mismas debido a esas interaciones gravitatorias, iniciandose así, el proceso de formación de una nueva estrella. Este proceso hace que las nubes emitan mucha radiación infrarroja. Dicho de otro modo, detectar que una galaxia tiene una fuerte emisión en el infrarrojo es una buena pista de que se están produciendo nuevas estrellas. Este es el caso de la peculiar 2MASX J05210136-2521450, donde su fuerte emisión en el infrarojo es un claro indicativo de que se están formando nuevas estrellas.

vía Nasa-Hubble Sapce Telescope

La gravedad es una de las cuatro iteracciones fundamentales de la naturaleza y, con diferencia, es la más débil de todas. Esto es fácil de comprobar. Deja un lápiz en el suelo, ahora intenta levantarlo, seguramente lo has conseguido sin ningún problema. Que consigas levantar el lápiz significa que has podido vencer la gravedad que todo el planeta Tierra está ejerciendo sobre él.

Pero a pesar de ser tan débil es la interacción que gobierna el universo, ¿por qué? Porque la gravedad tiene un alcance ilimitado. La intesidad de la gravedad depende de la distancia, a mayor distancia entre los objetos, menor es la gravedad entre los mismos. Para que la gravedad fuera cero la distancia entre los objetos debería ser infinta. Por lo tanto no hay sitio en el universo donde esconderse de ella.

La gravedad es la responsable de uno de los fenómenos más espectaculares del universo, la colisión de galaxias. A veces un par de galaxias empiezan a atraerse entre ellas debido a su gravedad. Llegan a acercarse tanto que colisionan. En realidad, en la colisión de galaxias, los componentes de las mismas no chocan, las distancias entre las estrellas de una misma galaxia son tan grandes, que las estrellas de una galaxia atraviesan la otra sin chocar con nada.

Ahora bien, las galaxias que entran en colisión se deforman, esto es debido, una vez más, a la gravedad. La gravedad de los componentes de una galaxia empieza a tirar de los de la otra, haciendo que la forma de ambas galaxias cambie.

Como es sábido, nosotros estamos en una galaxia, la Vía Láctea. A unos dos millones de años luz de distancia se encuentra M31, la galaxia de Andrómeda. Ambas galaxias tienen rumbo de colisión, dentro de 4.000 millones de años comenzará dicha colisión. Será un espectáculo digno de ver. Os dejo con una simulación de dicha colisión. Este es el destino de nuestra galaxia:

Una de las misiones más importantes que la Agencia Espacial Europea(ESA) tiene en funcionamiento es la misión Planck, su finalidad, estudiar la radiación cósmica de fondo. Esta radiación no es más que ondas electromagnéticas que están por todas las partes del universo, para denominarla se suelen usar las siglas CMB, que corresponde a su nombre en ingles.

Estudiar el CMB es de vital importancia para entender que sucedió en los primeros instantes del universo, en esas microondas que viajan por todo el universo está la información de qué sucedió en los primeros instantes de nuestro universo. Pero a través del CMB no sólo se puede vislumbrar lo que aconteció en el universo primitivo, sino que también nos puede permitir hacer otros descubrimientos.

En el año 2011 se publicaban los resultados del telescopio espacial XMM-Newton sobre su estudio de los cúmulos de galaxias Abel 399 y Abel 401, llevaba por título XMM-Newton observations of the binary cluster system Abell 399/401, según parecía cabía la posibilidad de que existiera gas que iba de un cúmulo a otro, pero la verdad es que no se podía concluir que así fuera. Ahora, la sonda Planck ha resuelto el misterio.

Según ha comunicado la ESA, la sonda Planck ha confirmado que estos dos cúmulos de galaxias están unidos por un puente de gas. Este puente se extiende a lo largo de los 10 millones de años luz que separan dichos cúmulos, la temperatura de dicho gas es similar a la del gas que está en los cúmulos, que es de unos 80 millones de grados, lo cual es una temperatura muy elevada, ¿se estarán achicharrando las galaxias que forman parte de dichos cúmulos? La respuesta es no, y esto es debido a que la densidad del gas es muy baja.

La sonda Planck ha podido detectar la existencia de este puente cósmico entre los cúmulos Abel 399/401 debido a lo que se conoce como efecto Sunyaev–Zel’dovich. Básicamente, lo que sucede es que cuando el CMB interacciona con el gas caliente que forma ese puente cósmico, se produce una distorsión característica en el CMB la cual nos dice que ahí hay una región de gas caliente.

Y ésta es una de las características de la empresa científica. Un equipo, en esta ocasión la sonda XMM-Newton, encuentra posibles indicios de un nuevo hallazgo, tiempo después, otro equipo, la sonda Planck, confirma con pruebas lo que antes simplemente eran indicios, y esto es una de las causas por las que la ciencia funciona.

El observatorio Gemini se hace eco de la nueva técnica para estudiar galaxias que ha desarrollado un grupo de astrónomos. El grupo, dirigido por Edo Berger de la Universidad de Harvard, ha estudiado una galaxia lejana haciendo uso de la explosión de una supernova. El trabajo ha sido publicado en The Astrophysical Journal, bajo el título Ultraluminous supernovae as a new probe of the interstellar medium in distant galaxias.

Imaginad una galaxia tan lejana que no la podemos ver, se nos muestra tan tenue que apenas podemos estudiar nada de la misma ¿cómo podríamos llegar a saber cuales son los elementos que componen sus nubes de gas y polvo sin tener que ir hasta ella? Hasta el momento se han utilizado dos métodos distintos para intentar estudiar galaxias tan lejanas.

Uno de ellos consiste en estudiar la luz de un quasar que atraviesa esa galaxia. Un quasar es una galaxia activa. Los quasares son objetos realmente distantes. Cuando la luz proveniente del quasar atraviesa una galaxia, los componentes de ésta absorberán determinadas longitudes de onda(colores), estudiando esos colores que faltan podemos saber cuales son los componentes principales de la galaxia. Otra forma de estudiar galaxias lejanas se basa en la misma idea. En esta ocasión lo que se observa son explosiones de rayos gamma, los cuales son los eventos más violentos del Universo, o al menos lo son mientras no descubramos otros de mayor virulencia. En este caso lo que se estudia es como queda la luz proveniente de dicha explosión al atravesar la galaxia que queremos estudiar. La idea es igual a la anterior, sólo cambia la fuente de la luz que atraviesa la galaxia.

El equipo liderado por Berger ha desarrollado una nueva técnica para estudiar ese tipo de galaxias. Al explotar una supernova en la galaxia de interés, se puede estudiar el espectro de la luz producida por dicha explosión, para así poder descubrir la huella que dejan en la luz los componentes del gas de dicha galaxia. El propio Berger lo ha explicado con una analogía, la cual, la verdad, me ha parecido una analogía estupenda. La idea es como sigue.

Imaginad que estáis en una habitación completamente a oscuras en la que no veis nada de nada, de pronto, alguien dispara un flash, durante ese breve lapso de tiempo gracias a la luz del flash habéis podido ver que hay en la habitación. En la técnica desarrollada por el equipo de Berger, la habitación a oscuras es la galaxia que queremos estudiar y el flash es la supernova. Estudiando la luz de dicha supernova podemos conocer cuales son los componentes de los que están formados el gas y el polvo de la galaxia. La información, una vez más, y como sucede con las técnicas anteriores, se encuentra en el espectro de la luz, es decir, lo que se estudia son las longitudes de onda que nos llegan de la luz de la supernova, de aquí es de donde se puede sacar la información sobre de qué está hecha la galaxia.

Estudiar galaxias lejanas es importante para poder entender como evolucionan a lo largo del tiempo las mismas ¿cómo es esto posible? Básicamente por dos hechos conocidos por todos. El primero es que el Universo es un lugar muy, muy grande, y el segundo, que la velocidad de la luz es finita. Estos dos hechos hacen que la luz de un objeto que se encuentra muy alejado de nosotros, tarde mucho tiempo en llegarnos, es decir, estamos viendo cómo era el objeto hace mucho tiempo, no cómo es ahora mismo. Supongamos que tenemos una galaxia a una distancia de unos 8.000 millones de años luz de nosotros, esto puede parecer mucho, pero la galaxia estudiada por Berger se encuentra todavía más lejos, para ser exactos, se encuentra a 9.500 millones de años luz de distancia. Cuando observamos estos objetos tan distantes, no los estamos viendo cómo son ahora, sino cómo eran hace 8.000 o 9.500 millones de años. Dado que hay galaxias que están más cerca de nosotros que otras, podemos observar cómo eran las galaxias de hace 8.000 millones de años, o de cómo eran hace 5.000 millones de años, etc. Esto nos permite observar galaxias con distintas edades, pudiendo así deducir como las galaxias han ido cambiando con el paso del tiempo, o lo que es lo mismo, cómo han ido evolucionando.

Las galaxias son enormes conjuntos de estrellas, gas, polvo y materia oscura, que se mantienen unidas mediante la gravedad. A su vez, las galaxias no están aisladas, sino que moran agrupadas en grupos de galaxias, llamados cúmulos, los cuales se extienden a lo largo de inimaginables cantidades de espacio.

Nuestra galaxia no es una excepción a la regla. La Vía Láctea forma parte de un cúmulo al que hemos llamado grupo local, en él habitan otras muchas galaxias. Las galaxias de un cúmulo permanecen unidas por el efecto de su gravedad, de hecho, debido a los tira y afloja que sufren unas galaxias respecto de otras, todas ellas realicen una danza cósmica que en algunas ocasiones hará que algunas galaxias pasen muy cerca unas de otras, o que incluso, lleguen a chocar unas con otras, ese es el destino que les depara a nuestra Vía Láctea y a la galaxia de Andrómeda, dentro de miles de millones de años ambas galaxias colisionaran en lo que probablemente sea el espectáculo más impresionante del grupo local.

CREDIT: Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Pero estos encuentros cercanos no son sólo cosas del futuro, sino que ya han ocurrido en el pasado. En el año 2004 un grupo de científicos gracias al Westerbork Synthesis Radio Telescope encontraron lo que parecía ser un puente de hidrógeno entre las galaxias de Andrómeda y del Triángulo. En aquel entonces los resultados no parecían concluyentes. Parte de la comunidad científica realizó críticas al hallazgo poniendo en entredicho la existencia de ese puente de hidrógeno entre ambas galaxias.

El pasado 11 de Junio, el National Radio Astronomy Observatory comunicaba los resultados obtenidos desde el Green Bank Telescope. Resultados que fueron anunciados por Jay Lockman, Wolfe, D.J. Pisano, Stacy McGaigh y Edward Shaya en la reunión de la American Astronomical Society Estos últimos estudios confirman la existencia del puente de hidrógeno entre ambas galaxias. Las observaciones parecen indicar que este puente de hidrógeno es el resultado de un encuentro cercano hace miles de millones de años entre las galaxias de Andrómeda y del Triángulo.

Cuando dos galaxias pasan cerca una de la otra la fuerza de la gravedad de sus componentes puede deformar dichas galaxias. Las nubes de gas de una galaxia pueden sufrir el tirón gravitatorio de la otra, haciendo que dichas nubes se estiren hacia la otra galaxia. Con el paso del tiempo el resultado puede ser una especie de puente de hidrógeno que une ambas galaxias. Esto es lo que se piensa que ha pasado en el caso de las galaxias de Andrómeda y del Triángulo.

Difícilmente vamos a encontrar objetos astronómicos que atraigan más al público y que al mismo tiempo disparen más su imaginación que los agujeros negros. No es de extrañar que esto sea así. Los agujeros negros son el resultado de la muerte de estrellas muy masivas. Objetos tremendamente densos que con su campo gravitatorio son capaces de deformar el espacio-tiempo que les rodea, dando lugar a todo tipo de situaciones raras y extrañas. No es de extrañar que estas peculiaridades suyas les hayan convertido en unos de los objetos más usados en los relatos de ciencia ficción.

A todo esto hay que añadir que el centro de algunas galaxias albergan un agujero negro de proporciones inimaginables, son los conocidos y temidos agujeros negros supermasivos. Estos agujeros son capaces de devorar estrellas enteras. Algunos de estos agujeros negros residen tranquilamente en el centro de las galaxias como puede ser el caso del agujero negro que está en el centro de nuestra Vía Láctea. En cambio otros han convertido la galaxia que habitan en una galaxia activa, esto es, una galaxia que emite unos increíbles chorros de energía.

La típica imagen que tenemos de los agujeros negros como devoradores insaciables no tiene que corresponderse con la realidad. Los agujeros negros que residen en el centro de galaxias, como puede ser el de nuestra Vía Láctea, no están todo el tiempo devorando estrellas. Esto es lo que han descubierto un grupo de científicos dirigidos por Suvi Gezari de la Universidad Johns Hopkins. Su trabajo ha sido publicado en la revista Nature y lleva por título: An ultraviolet–optical flare from the tidal disruption of a helium-rich stellar core.

El equipo realizó su descubrimiento haciendo uso del telescopio Pan-STARRS1 que se encuentra en el monte Haleakala en Hawaii. Su búsqueda consistía en encontrar agujeros negros que estuvieran dándose un festín en el momento de su observación. El 31 de Mayo de 2010 encontraron que el agujero negro del centro de una galaxia que se encuentra a unos 2.700 millones de años luz de nosotros, mostraba claros signos de estar en pleno proceso de ingestión de una estrella. El agujero negro en cuestión tiene una masa de unos tres millones de masas solares, lo que hace que sea aproximadamente del mismo tamaño que el agujero negro que reside en el centro de nuestra galaxia.

Cuando una estrella pasa cerca de un agujero negro la intensa gravedad de éste crea unas tremendas fuerzas de marea que consiguen despedazar la estrella, entonces, el gas que la forma cae hacia el agujero negro formando una espiral, el gas se calienta durante este proceso y empieza a emitir radiación electromagnética, este repentino “encendido” de agujeros negros es lo que andaba buscando el equipo de Gezari. Según parece el agujero negro en cuestión había estado sin ingerir nada durante anteriores observaciones, pero en mayo de 2010 se observó claramente que el agujero negro estaba emitiendo radiación, dicho de otro modo, estaba devorando una estrella. El tiempo que le ha llevado al agujero negro despedazar la estrella y dar buena cuenta de los constituyentes de la misma ha sido de aproximadamente un año.

Así que según parece los agujeros negros supermasivos que residen en el centro de las galaxias no están devorando estrellas constantemente, más bien, parece un picoteo que sucede de vez en cuando. Si el ritmo al que estos agujeros se alimentan aumentara considerablemente esto podría presentar un problema para la formación de nuevas estrellas en la galaxia. Al menos esto es lo que ha encontrado otro grupo de científicos estudiando galaxias activas.

Las galaxias activas se caracterizan por tener en su centro un agujero negro supermasivo cuyo ritmo de ingerir materia de sus zonas circundantes no es un picoteo, como es el caso del agujero negro que acabamos de ver o como podría ser el del propio agujero negro del centro de nuestra galaxia. En las galaxias activas sus agujeros negros centrales devoran material a un buen ritmo.

Hasta ahora se sabe que la actividad del agujero negro y la formación de estrellas en la galaxia están relacionados de alguna manera. Según parece ambos procesos aumentan a la vez hasta que se alcanza cierto punto, momento en el cual la actividad del agujero negro sigue creciendo pero en cambio la formación estelar se detiene.

Este equipo de científicos liderados por Mathew Page del University College London's Mullard Space Science Laboratory ha estudiado galaxias activas para entender cómo la actividad de los núcleos de estas galaxias afecta a la formación estelar. Para ello han tenido que estudiar una época del Universo cuando la formación estelar era mucho más intensa que ahora, dicha época sucedió hace entre 12.000 y 8.000 millones de años. Para su estudio han utilizado los datos provenientes de los telescopios Herschel y Chandra. Sus resultados también han sido publicado en la revista Nature, bajo el título: The suppression of star formation by powerful active galactic nuclei.

Lo que Page y su equipo han encontrado es que cuando el agujero negro se alimenta a un ritmo muy elevado empieza a emitir mayor cantidad de radiación. Hay que recordar que según cae la materia hacia el agujero negro suele hacerlo en forma de espiral. En dicha espiral el rozamiento del gas que está cayendo hacia el agujero negro hace que éste se caliente alcanzando temperaturas altísimas, consiguiendo así que el gas llegue a emitir radiación en forma de rayos X. Pues bien, esta radiación que es expulsada desde el agujero negro se extiende por la galaxia y es tan energética que impide que otras nubes de gas colapsen para formar nuevas estrellas.

Agujeros negros de millones de veces la masa del Sol que son capaces de engullir estrellas que pasen despistadas por sus cercanías. Agujeros negros que son el motor de las galaxias activas capaces de emitir tal cantidad de radiación como para detener el proceso de formación de nuevas estrellas en la galaxia que los alberga. Los agujeros negros, objetos titánicos que curvan y deforman el espacio-tiempo de formas difíciles de imaginar. No es de extrañar que estos objetos pueblen las páginas de las novelas de ciencia ficción, ciertamente tienen todos los elementos para llevar nuestra imaginación a sus límites.