El Hubble observa una galàxia en transició

Clic per ampliar. Imatge de NGC 1266. Crèdit: NASA, ESA, K. Alatalo (STScI); Processament de la imatge: G. Kober (NASA/Catholic University of America)

Aquesta imatge del Telescopi Espacial Hubble de la NASA revela una galàxia enigmàtica amb un centre brillant i una aparença que insinua una estructura espiral, tot i que no presenta braços espirals evidents. Grumolls i filaments de pols de color marró rogencs oculten parcialment la galàxia sencera, mentre que la llum vermella, blava i taronja de galàxies llunyanes brilla a través de les seves regions exteriors difuses i assenyala el fons negre tinta.

 

NGC 1266 és una galàxia lenticular situada a uns 100 milions d'anys llum de distància a la constel·lació d'Eridà (el riu celestial). Els astrònoms classifiquen les lenticulars com a galàxies transicionals que representen un pont evolutiu entre les espirals i les el·líptiques. Les lenticulars tenen forma de lent i un creixement central brillant i un disc aplanat com les espirals, però no tenen braços espirals i tenen poca o cap formació estel·lar, com les el·líptiques.

Aquesta imatge va ser considerada per la NASA el 21 de maig del 2026, com la seva Imatge del Dia.

Ho he vist aquí. 

Un forat negre entra en un bufet...

Al cor de la galàxia NGC 1365, un forat negre supermassiu està bàsicament fent-se un festí en un bufet lliure en aquesta imatge conjunta de l'observatori de Raigs X Chandra i del James Webb. Situat a uns 60 milions d'anys llum de la Terra, aquest forat negre devorador té una massa d'aproximadament 2 milions de masses solars... i continua creixent.

Clic a la imatge per engrandir. Una imatge en primer pla de la galàxia espiral NGC 1365 i del forat negre supermassiu al seu centre. Crèdit: Raigs X: Observatori de raigs X Chandra,  NASA/CXC/SAO; Infraroja: Telescopi Espacial Webb: NASA/ESA/CSA/STScI; Processament de la imatge: NASA/CXC/SAO/L. Frattare i J. Major

Aquí, la galàxia es mostra des d'un angle dramàtic, com si el nucli de color rosa brillant ens observés per sobre de l'espatlla dreta. Remolins de material pàl·lid, de color gris-blau, que recorden onades en un oceà fosc, s'enrosquen cap al radiant nucli rosa, que penja a la nostra part inferior esquerra. Cercles rosats brillants i taques de vermell salpiquen la galàxia espiral en remolí.

Ho he vist aquí.

A partir de quina mida un meteorit esdevé perillós per a la Terra?

Clic a la imatge per engrandir. Un gran meteorit precipitant-se cap a la Terra. Imatge il·lustrativa Crèdit: Karine Durand, imatge de Bing 

Un meteorit és un objecte sòlid procedent de l'espai que entra a l'atmosfera terrestre i colpeja el terra. L'impacte d'aquestes pedres provinents d'altres llocs, ja sigui a la terra o de l'oceà, pot causar una catàstrofe a gran escala, però només quan el meteorit té una mida suficient.

Es creu que els meteorits van causar l'extinció dels dinosaures i els seus cràters adornen la superfície de la Terra. Cada dia, el planeta és bombardejat per centenars de meteorits. Crèdit: Futura Sciences.

"S'estima que cada any, entre 100.000 i 200.000 tones de material meteorític cauen a la Terra (el 90% de les quals és pols que pesa menys d'un gram)", diu Bernard Melguen, professor d'astronomia i autor del llibre Meteorites: Missatgers from Space, editat per Apogée Publishing. Petits meteorits que pesen des d'unes poques dotzenes fins a uns quants centenars de grams, sovint originats per estels fugaços, s'estavellen contra la Terra cada dia: el seu impacte és majoritàriament inofensiu, excepte per a un observador, o un animal, que tingui la mala sort de trobar-se al lloc equivocat en el moment equivocat, és a dir, just a sota.

Clic a la imatge per engrandir. Aquest cràter d'un quilòmetre d'amplada a Arizona es va formar per un meteor de 50 metres d'amplada. Crèdit: Kenneth Lacovara, X.

Les pedres petites també es redueixen en la seva caiguda i sovint cauen a terra sense gaire dany: es tracta de micrometeorits. Els meteorits de mida mitjana penetren més profundament a la terra, i els meteorits molt grans (de 1000 tones cap amunt) creen veritables cràters.

Clic a la imatge per engrandir. El 30 de juny de 1908, una enorme ona de xoc va ressonar pel cor de Sibèria. La causa? Un meteorit de 50 metres de diàmetre que es va desintegrar a l'aire. L'esdeveniment de Tunguska va ser una explosió equivalent a 100 vegades la potència de la bomba atòmica llançada sobre Hiroshima. Crèdit: Torless Carraz, X.

 

D'un cràter localitzat a una extinció massiva 

Segons l'especialista Bernard Melguen, un meteorit esdevé perillós quan:

• El diàmetre és inferior a 10 m: les conseqüències són espectaculars, però el perill es limita a una zona restringida;
• El diàmetre està entre 10 i 100 m: els riscos són comparables als d'un terratrèmol;
• El diàmetre és de 500 m: aquesta és la destrucció total d'un estat de mida mitjana;
• El diàmetre és d'1 km: és un cataclisme molt fort, amb la destrucció d'una vasta regió que causaria almenys 100 milions de morts;
• Si el diàmetre és de 10 km o més: és una catàstrofe planetària seguida d'una extinció massiva. Part de la vida a la Terra ha estat destruïda.    

Ho he vist aquí.

Un ull còsmic: Hubble i Euclid observen la Nebulosa Ull de Gat

Clic per engrandir. Hubble i Euclid s'han unit en aquesta imatge de la Nebulosa Ull de Gat, NGC 6543. Crèdit: ESA/Hubble i NASA, ESA Euclid/Euclid Consortium/NASA/Q1-2025, J.-C. Cuillandre i E. Bertin (CEA Paris-Saclay), Z. Tsvetanov.

Aquesta nova imatge del Telescopi Espacial Hubble de la NASA/ESA mostra un dels vestigis més visualment intricats d'una estrella moribunda: la Nebulosa de l'Ull de Gat, també coneguda com NGC 6543. Aquesta extraordinària nebulosa planetària es troba a la constel·lació del Dragó i ha captivat els astrònoms durant dècades amb la seva estructura elaborada i multinivell. Les observacions de la missió Gaia de l'ESA situen la nebulosa a 4.400 anys llum de distància.

Clic per ampliar. Crèdit: ESA/Hubble & NASA, ESA Euclid/Euclid Consortium/NASA/Q1-2025, J.-C. Cuillandre & E. Bertin (CEA Paris-Saclay), Z. Tsvetanov.

Les nebuloses planetàries, anomenades així per la seva forma rodona, que feia que semblessin planetes quan es miraven a través dels primers telescopis, són en realitat gas que s'expandeix i que és expulsat per les estrelles en les seves darreres etapes d'evolució. Va ser a la mateixa nebulosa de l'Ull de Gat on es va descobrir per primer cop aquest fet el 1864: l'anàlisi de l'espectre de la seva llum revela l'emissió de molècules individuals pròpia d'un gas, la qual cosa les distingeix de les estrelles i les galàxies. 

El Hubble també va revolucionar la nostra comprensió de les nebuloses planetàries; les seves imatges detallades van mostrar que l'aparença senzilla i circular d'una nebulosa planetària vista des de la Terra amaga una morfologia molt complexa. Això era especialment cert en el cas de la Nebulosa Ull de Gat, on les imatges del Hubble del 1995 van revelar estructures mai vistes abans que van ampliar la nostra comprensió de com es formen les nebuloses planetàries.

Clic a la imatge per ampliar. En aquesta nova imatge, el Hubble captura el mateix nucli de gas turbulent amb l'instrument Canal d'Alta Resolució de la seva Càmera Avançada per a Sondejos (ACS). Aquest instrument està optimitzat per obtenir imatges molt nítides de detalls subtils en una àrea petita, com les característiques complexes al cor de la Nebulosa de l'Ull de Gat. Les dades revelen un tapís de capes concèntriques, raigs de gas a alta velocitat i nusos densos esculpits per interaccions de xoc, característiques que semblen gairebé surrealistes en la seva complexitat. Es creu que aquestes estructures enregistren la pèrdua de massa episòdica de l'estrella moribunda al centre de la nebulosa, creant una mena de «registre fòssil» còsmic de les seves etapes evolutives finals. Part d'aquestes dades també es van utilitzar en una imatge anterior de la Nebulosa de l'Ull de Gat, publicada el 2004. Les dades de l'ACS no utilitzades anteriorment es combinen amb el processament d'imatges més avançat per crear aquesta nova imatge, la més nítida feta mai d'aquesta nebulosa. Crèdit: ESA/Hubble & NASA, Z. Tsvetanov.

Aquesta vegada, al Hubble s'hi uneix el telescopi espacial Euclid de l'ESA per crear una nova imatge de la NGC 6543. Els ulls combinats de Hubble i Euclid revelen la notable complexitat de la mort estel·lar en aquest objecte. Tot i que està dissenyat principalment per cartografiar l'univers distant, Euclid captura la Nebulosa Ull de Gat com a part de les seves prospeccions d'imatgeria de camp profund. En la imatge d'Euclid de llum visible, infraroja propera i camp ampli, els arcs i filaments de la brillant regió central de la nebulosa es situen dins d'un halo de fragments de gas multicolors que s'allunyen a gran velocitat de l'estrella. Aquest anell va ser expulsat de l'estrella en una fase anterior, abans que es formés la nebulosa principal del centre. Tota la nebulosa destaca contra un fons ple de galàxies llunyanes, la qual cosa demostra com amb Euclid es poden veure alhora la bellesa astrofísica local i els confins més llunyans del cosmos.

Clic a la imatge per engrandir. En la visió d'Euclid de llum visible, infraroja propera i de camp ampli, els arcs i filaments de la brillant regió central de la nebulosa es troben dins d'un halo de fragments de gas multicolors que s'allunyen a gran velocitat de l'estrella. Aquest anell va ser expulsat de l'estrella en una fase anterior, abans que es formés la nebulosa principal del centre. El Hubble captura el nucli mateix del gas turbulent amb imatges de llum visible d'alta resolució, afegint un detall addicional al centre d'aquesta imatge. Tota la nebulosa destaca contra un fons ple de galàxies llunyanes, la qual cosa demostra com la bellesa astrofísica local i els confins més llunyans del cosmos es poden veure junts en els estudis astronòmics moderns. Juntes, aquestes missions proporcionen una visió rica i complementària de la NGC 6543, revelant la delicada interacció entre els processos de final de vida estel·lar i l'immens tapís còsmic que hi ha més enllà. Crèdit: ESA/Hubble & NASA, ESA Euclid/Euclid Consortium/NASA/Q1-2025, J.-C. Cuillandre & E. Bertin (CEA Paris-Saclay), Z. Tsvetanov.

 

En aquesta àmplia visió de la nebulosa i els seus voltants, el Hubble captura el nucli mateix del gas turbulent amb una nova imatge de llum visible d'alta resolució, afegint més detall al centre d'aquesta imatge. Les dades revelen un tapís de capes concèntriques, raigs de gas d'alta velocitat i nusos densos esculpits per interaccions de xoc, trets que semblen gairebé surrealistes en la seva complexitat. Es creu que aquestes estructures enregistren la pèrdua de massa episòdica de l'estrella moribunda al centre de la nebulosa, creant una mena de «registre fòssil» còsmic de les seves etapes evolutives finals.

 

La combinació de la visió de camp estret del Hubble amb les observacions de camp profund de l'Euclid no només destaca l'exquisida estructura de la nebulosa, sinó que també la situa en el context més ampli de l'univers que exploren ambdós telescopis espacials. Juntes, aquestes missions proporcionen una visió rica i complementària de la NGC 6543, revelant la delicada interacció entre els processos de final de vida estel·lar i l'immens tapís còsmic que hi ha més enllà.
 

 

Ho he vist aquí.

La gravetat segueix les regles de Newton i Einstein, fins i tot a escales còsmiques

En rastrejar cúmuls de galàxies separats per centenars de milions d'anys llum, el físic de Penn Patricio Gallardo i els seus col·laboradors descobreixen que les lleis de la gravetat escrites per Newton i Einstein encara es compleixen, deixant pocs dubtes que la matèria fosca invisible existeix.

Clic a la imatge per engrandir.  El fons còsmic de microones, la feble resplendor del Big Bang que omple tot l'espai, passa a través de cúmuls de galàxies massius el moviment dels quals altera lleugerament la llum, cosa que permet als científics mesurar la rapidesa amb què els cúmuls es mouen els uns cap als altres i provar la força amb què la gravetat atrau les distàncies més grans de l'univers. Crèdit: Lucy Reading/Simons Foundation.

Conclusions clau

En la sonda de la gravetat a major escala fins ara, el físic de Penn Patricio Gallardo i els seus col·laboradors van rastrejar el moviment de cúmuls de galàxies distants per comprovar si les lleis de la gravetat encara funcionen a través de les estructures més grans de l'univers. Els resultats mostren que la gravetat es comporta de la mateixa manera a grans escales còsmiques que més a prop de casa, seguint les regles descrites per primera vegada per Isaac Newton i posteriorment refinades per Albert Einstein.

Les troballes desafien teories alternatives que suggereixen canvis de gravetat a grans distàncies. 

L'estudi reforça l'argument que l'univers conté grans quantitats de matèria fosca invisible.

La gravetat, tal com la majoria de la gent l'entén, és la força familiar que atrau una poma que cau cap a la Terra. Però per als astrònoms i els físics teòrics, també és un arquitecte invisible i molest que guia la forma i l'evolució de les estructures còsmiques més grans de l'univers.

Durant dècades, les observacions desconcertants de galàxies que es mouen a una velocitat inusual han obligat cosmòlegs com Patricio A. Gallardo, de la Universitat de Pennsilvània, a revisar els fonaments de la física, explorant, per exemple, si les lleis de la gravetat descrites per Isaac Newton i Albert Einstein s'apliquen realment a tot arreu.

"L'astrofísica s'ha vist afectada per una discrepància enorme en el llibre major còsmic", diu Gallardo. "Quan observem com orbiten les estrelles dins de les galàxies o com es mouen les galàxies dins dels cúmuls de galàxies, algunes semblen viatjar massa ràpid per a la quantitat de matèria visible que contenen". 

Aquesta discrepància obliga a triar entre dues conclusions radicals, explica. O bé l'univers conté concentracions de matèria fosca massiva invisible que proporciona una força gravitatòria addicional o bé cal modificar les equacions fonamentals de la gravetat.

Ara, utilitzant observacions del Telescopi de Cosmologia d'Atacama (ACT), un telescopi d'aproximadament tres a quatre pisos d'alçada desenvolupat per una col·laboració multi-institucional que inclou investigadors de Penn dirigits per Mark Devlin, Gallardo i els seus col·laboradors, han provat la gravetat a través de cúmuls de galàxies separats per centenars de milions d'anys llum, la sonda de gravetat a major escala fins ara. 

Clic a la imatge per engrandir. El Telescopi de Cosmologia Atacama mesura la llum més antiga de l'univers, coneguda com el fons còsmic de microones. Utilitzant aquestes mesures, els científics poden calcular l'edat de l'univers. Crèdit: Debra Kellne

Les seves troballes, publicades a Physical Review Letters, mostren que la força de la gravetat s'afebleix amb la distància gairebé exactament com prediuen les equacions desenvolupades per Newton i posteriorment incorporades a la teoria de la relativitat general d'Einstein.

"És remarcable que la llei de la inversa dels quadrats (proposada per Newton al segle XVII i després incorporada per la teoria de la relativitat general d'Einstein) encara es mantingui vigent al segle XXI", diu Gallardo.

La confirmació que la gravetat es comporta tal com prediu la teoria establerta sobre vastes distàncies extragalàctiques reforça un pilar fonamental de la ciència moderna, explica Gallardo: el model estàndard de cosmologia. En demostrar que les teories fonamentals de la gravetat no es descomponen a les escales més grans, les dades tanquen efectivament la porta a un grup de teories com la Dinàmica Newtoniana Modificada (MOND), que intenten explicar els moviments còsmics modificant les lleis de la gravetat.

Quan Newton va proposar la relació del quadrat invers, que estableix que la gravetat s'afebleix en proporció al quadrat de la distància entre els objectes, es va preocupar principalment de descriure els moviments dels objectes del Sistema Solar. Aquest mateix principi s'ha provat ara en masses i distàncies que eren "inconcebibles en l'època de Newton", diu Gallardo.

Comprenent els "límits de velocitat" de l'univers

Les galàxies de l'univers (de les quals n'hi ha més de 200.000 milions), no es mouen com la gravetat per si sola diu que s'hi haurien de moure.

Seguint la lògica newtoniana, les estrelles més allunyades del centre d'una galàxia haurien d'orbitar més lentament. En canvi, els astrònoms veuen el contrari. Les regions més externes es mouen molt més ràpid del que la matèria visible pot explicar. El mateix desajust apareix en els cúmuls de galàxies, on galàxies senceres es mouen massa ràpid per a la seva massa.

Clic a la imatge per engrandir.  Patricio Gallardo i els seus col·laboradors van utilitzar l'efecte cinemàtic Sunyaev-Zel'dovich, o kSZ, un petit canvi imprès al fons còsmic de microones quan la seva llum passa a través del gas calent al voltant dels cúmuls de galàxies en moviment, per mesurar la rapidesa amb què s'acosten parells de cúmuls i provar si la gravetat s'afebleix amb la distància tal com prediu la física estàndard. Crèdit: Lucy Reading/Simons Foundation. 

"Aquest és el trencaclosques central", explica Gallardo. "O bé la gravetat es comporta de manera diferent a escales molt grans, o bé l'univers conté matèria addicional que no podem veure directament". 

Provant la gravetat a través del cosmos

Per comprovar-ho, els investigadors van recórrer a les observacions de l'ACT d'una llum emesa uns 380.000 anys després del Big Bang que ha estat viatjant per l'univers des de llavors, coneguda com a fons còsmic de microones. A mesura que aquesta llum antiga passa a través de cúmuls de galàxies massius, s'altera subtilment pel seu moviment, deixant empremtes febles que els astrònoms poden detectar. Llegint aquestes distorsions i mesurant aquests moviments a través de centenars de milers de cúmuls separats per desenes de milions d'anys llum, els investigadors van determinar la força amb què la gravetat atrau les estructures més grans del cosmos. Si les teories de gravetat modificades com ara MOND fossin correctes, les mesures revelarien una caiguda gravitatòria més plana.

En canvi, els resultats van arribar gairebé exactament on coincideixen les teories de Newton i Einstein.

Com que aquesta predicció es manté, el problema de la massa perduda no es pot explicar canviant la gravetat en si mateixa, cosa que reforça el cas que un component invisible (la matèria fosca) ha de proporcionar l'atracció addicional.

El telescopi Atacama Cosmology Telescope, un observatori còsmic a Xile, va ser utilitzat per l'equip per observar les interaccions gravitatòries entre cúmuls de galàxies. Crèdit: M Devlin/Universitat de Pennsilvània/CC BY-SA 4.0.

El misteri de la matèria fosca

Comprendre què és realment la matèria fosca continua sent un dels majors reptes de la física moderna. «Aquest estudi reforça l'evidència que l'univers conté un component de matèria fosca», diu Gallardo. «Però encara no sabem de què està fet aquest component». Les futures observacions del CMB i estudis de galàxies més grans permetran als físics i astrònoms provar la gravetat amb encara més precisió. "Amb tantes preguntes sense resposta, la gravetat continua sent una de les àrees de recerca més fascinants. És un camp naturalment atractiu", diu Gallardo entre rialles.

Per saber-ne més:

Patricio Gallardo és investigador associat al Departament d'Astronomia i Física de l'Escola d'Arts i Ciències de la Universitat de Pennsilvània.

L'estudi va involucrar més de 40 investigadors que representaven afiliacions institucionals de múltiples països. Els investigadors individuals que van contribuir a aquest estudi van rebre el suport de diverses beques i agències de finançament nacionals, com ara el Kavli Institute for Cosmological Physics de la Universitat de Chicago, la Simons Society of Fellows, la National Science Foundation dels EUA (AST-2206088), la beca ROSES de la NASA 12-EUCLID12-0004, el projecte Basal FB210003 de l'Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) de Xile, la National Research Foundation de Sud-àfrica i el Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) a través de les beques RGPIN-2023-05014 i DGECR-2023-00180. La Càtedra Sutton Family en Ciència, Cristianisme i Cultures de la Facultat d'Arts i Ciències de la Universitat de Toronto va proporcionar suport addicional. 

El projecte del Telescopi de Cosmologia d'Atacama (ACT) rep el suport principalment de la Fundació Nacional de Ciències dels Estats Units a través dels premis AST-0408698, AST-0965625 i AST-1440226 per al projecte ACT, així com dels PHY-0355328, PHY-0855887 i PHY-1214379. La Universitat de Princeton, la Universitat de Pennsilvània i un premi de la Fundació Canadenca per a la Innovació (CFI) a la Universitat de la Colúmbia Britànica han proporcionat finançament addicional. El desenvolupament dels detectors i lents multicroics de l'ACT va rebre el suport de les subvencions de la NASA NNX13AE56G i NNX14AB58G, i la recerca de detectors a l'Institut Nacional d'Estàndards i Tecnologia (NIST) va rebre el suport del programa NIST Innovations in Measurement Science.

Ho he vist aquí.

Catàleg Caldwell del Hubble. Objecte C103

Més coneguda com la Nebulosa de la Taràntula o 30 Doradus, Caldwell 103 és la regió de formació estel·lar més brillant de la nostra galàxia

Clic a la imatge per engrandir. Aquesta imatge del Hubble mostra núvols de gas i pols arremolinats prop de la Nebulosa de la Taràntula, la regió de formació estel·lar més productiva de l'univers proper i que alberga les estrelles més massives conegudes. Els núvols de gas de colors de la nebulosa contenen filaments prims i grumolls foscos de pols. La pols còsmica sovint està composta de carboni o de molècules anomenades silicats, que contenen silici i oxigen. Les dades d'aquesta imatge formaven part d'un programa d'observació que pretén caracteritzar les propietats de la pols còsmica al Gran Núvol de Magalhães i altres galàxies properes. La pols juga diversos papers importants a l'univers. Tot i que els grans de pols individuals són increïblement petits, molt més petits que l'amplada d'un cabell humà, els grans de pols dels discs al voltant de les estrelles joves s'agrupen per formar grans més grans i, finalment, planetes. La pols també ajuda a refredar els núvols de gas perquè puguin condensar-se en noves estrelles. La pols fins i tot juga un paper en la creació de noves molècules a l'espai interestel·lar, proporcionant un lloc perquè els àtoms individuals es trobin i s'uneixin a la immensitat de l'espai. Crèdit: ESA/Hubble i NASA, C. Murray 

Caldwell 103 és un tresor del cel nocturn austral. També catalogada com a NGC 2070 i sovint anomenada Nebulosa de la Taràntula o 30 Doradus, aquesta estructura quimèrica es troba ubicada al Gran Núvol de Magalhães, una galàxia nana que orbita la Via Làctia. Aquesta imatge del Hubble ha captat la fàbrica de formació estel·lar enmig del frenesí, ja que produeix estrelles a un ritme frenètic. Els membres individuals van des de petites estrelles embrionàries encara envoltades de gruixuts capolls de gas i pols, fins a gegants estel·lars condemnats a viure ràpidament i morir joves en ferotges explosions de supernoves.

A la Nebulosa de la Taràntula, les estrelles massives estan excavant cavitats profundes en el material circumdant alliberant un torrent de llum ultraviolada, que està filtrant el núvol de gas hidrogen que l'envolta en què van néixer les estrelles. A més d'esculpir el terreny gasós, les estrelles brillants poden estar desencadenant una nova generació de descendència. Quan la radiació ultraviolada colpeja denses parets de gas, crea xocs, que poden generar una nova onada de naixement d'estrelles. De fet, els científics creuen que una ona de xoc d'una supernova propera pot haver causat el col·lapse del núvol de gas i pols que el Sol va formar a l'interior, donant lloc a la creació del nostre sistema solar. Si és correcte, això vol dir que devem les nostres vides a la mort violenta d'una estrella veïna massiva. 

Clic a la imatge per engrandir. 30 Doradus és la regió de formació estel·lar més brillant del nostre veïnat galàctic i alberga les estrelles més massives mai vistes. La nebulosa es troba a 170.000 anys llum de distància, al Gran Núvol de Magalhães, una petita galàxia satèl·lit de la nostra Via Làctia. Cap regió de formació estel·lar coneguda a la nostra galàxia és tan gran ni tan prolífica com 30 Doradus. La imatge comprèn un dels mosaics més grans mai reunits a partir de fotos del Hubble i inclou observacions preses per la Wide Field Camera 3 (WFC3-Càmera de Gran Camp 3)  i la Advanced Camera for Surveys (ACS- Càmera Avançada per Sondejos) del Hubble, combinades amb observacions del telescopi MPG/ESO de 2,2 metres de l'Observatori Europeu Austral (ESO), que rastregen la ubicació de l'hidrogen i l'oxigen brillants. La imatge es publica per celebrar el 22è aniversari del Hubble. Crèdit: NASA, ESA, ESO, D. Lennon i E. Sabbi (ESA/STScI), J. Anderson, SE de Mink, R. van der Marel, T. Sohn i N. Walborn (STScI), N. Bastian (Excellence Cluster, Munich), L. Bedin (INAF, Pàdua), E. Bressert (ESO), A.S. Koheterfield (ESO), C.S. Evans (UKATC/STFC, Edimburg), A. Herrero (IAC, Tenerife), N. Langer (AifA, Bonn), I. Platais (JHU) i H. Sana (Amsterdam).

Aquesta imatge del 2011 és un dels mosaics més grans mai acoblats a partir d'exposicions del Hubble i inclou observacions preses per la WFC3 i l'ACS del Hubble. Els colors tracen diferents elements del gas calent que domina la imatge, amb el vermell que significa hidrogen i el blau que representa oxigen. 

Clic a la imatge per engrandir. Uns astrònoms van crear aquest mosaic infraroig de la nebulosa de la Taràntula (Caldwell 103) utilitzant exposicions de l'ACS del Hubble i de la WFC3 preses entre el 2011 i el 2013. Crèdit: NASA, ESA i E. Sabbi (STScI) 

La nebulosa de la Taràntula va ser registrada per primera vegada per l'astrònom Nicolas-Louis de Lacaille el 1751. Tot i que es troba a uns impressionants 170.000 anys llum de distància, la nebulosa de la Taràntula té una magnitud de 4, cosa que la fa visible a simple vista i un objectiu espectacular per als binoculars. A través de telescopis mitjans i grans, l'estructura d'aràcnid de la nebulosa es fa evident. Per obtenir la millor vista de la Taràntula, visiteu un lloc de cel fosc a l'hemisferi sud a principis d'any i busqueu-la dins dels límits del Gran Núvol de Magalhães, situat a la constel·lació del Daurat.

Clic a la imatge per engrandir.  A la regió d'esclats estel·lars més activa de l'univers local es troba un cúmul d'estrelles brillants i massives, conegudes pels astrònoms com a Hodge 301, que es veu a la part inferior dreta d'aquesta imatge del Hubble. Moltes de les estrelles de Hodge 301 són tan velles que han explotat com a supernoves, projectant material cap a l'exterior a velocitats de gairebé 320 quilòmetres per segon. Aquest material d'alta velocitat impacta contra la nebulosa de la Taràntula que l'envolta, impactant i comprimint el gas en una multitud de làmines i filaments, que es veuen a la part superior esquerra de la imatge. Crèdit: L'equip del Hubble Heritage (AURA/STScI/NASA).
  

Ho he vist aquí.

Matèria fosca: simulacions detallades compleixen el repte plantejat pel James Webb

Matèria fosca: simulacions detallades i espectaculars de galàxies finalment compleixen el repte plantejat pel telescopi James Webb.

Clic a la imatge per engrandir. Recreació artística d'una galàxia. Crèdit: DudeDesignStudio, Adobe Stock 

El telescopi espacial James Webb va revelar nombroses grans galàxies espirals ja presents a l'Univers observable primerenc, tan joves que alguns astrofísics van qüestionar si la seva existència era incompatible amb la matèria fosca. Moltes simulacions anteriors de formació de galàxies semblaven incapaces d'explicar aquestes grans galàxies, mentre que MOND, l'alternativa a la teoria de la matèria fosca, havia predit durant molt de temps la formació primerenca de grans galàxies. Una nova simulació potent reviu el debat? 

El gran matemàtic John Von Neumann, juntament amb el científic britànic Alan Turing, son considerats uns dels principals pioners i creadors d'ordinadors. Sovint es diu que la principal motivació de Von Neumann era poder fer prediccions meteorològiques precises. Per tant, podem especular sobre les seves reaccions a les simulacions que els cosmòlegs han estat duent a terme durant els darrers quaranta anys aproximadament sobre la formació i l'evolució de les galàxies i les estructures a gran escala que componen els cúmuls de galàxies.

Els cosmòlegs, per la seva banda, van dur a terme inicialment simulacions sobre aquest tema utilitzant només...paquets de matèria fosca sense tenir en compte el que podria passar amb la matèria ordinària capaç de formar estrelles massives que explotin en supernova o acumulant-se en forats negres supermassius. En aquests dos últims casos, una mena de vents còsmics resultants són capaces per si sols d'alterar la distribució de la matèria normal, produint així canvis en els camps gravitatoris, capaços d'alterar la distribució de la matèria fosca.

Com a recordatori, es creu que la matèria fosca està composta de partícules mai vistes abans en un laboratori a la Terra, i les distribucions de les masses que dominen la matèria ordinària, anomenada bariònica perquè estan formada de protons i neutrons dels nuclis. Aquesta és la raó principal per la qual les primeres simulacions de formació de galàxies només utilitzaven matèria fosca: el seu camp de gravetat se suposava que havia de dominar l'evolució del cosmos. En segon lloc, els ordinadors encara no eren prou potents per tenir en compte amb la màxima precisió tots els fenòmens possibles a l'escala de les galàxies.

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. El professor Carlos Frenk és el director fundador de l'Institut de Cosmologia Computacional, el grup de recerca de la Universitat de Durham. La seva xerrada explora com es va formar l'univers i els progressos realitzats durant els darrers 30 anys per entendre millor aquesta branca de la ciència. Crèdit: ArtichokeTrust. YouTube.

Simulacions més detallades a escala de galàxia

Durant molt de temps, aquestes simulacions van tenir en compte amb precisió la majoria de les observacions, però algunes anomalies podrien posar en dubte l'exactitud del model cosmològic estàndard, basat en l'existència de l'anomenada matèria fosca freda (perquè se suposa que les seves partícules es mouen lentament i, per tant, formen un gas fred).

Alguns es preguntaven si això significava abandonar el model de matèria freda i substituir-lo per modificacions de les lleis de la mecànica celeste newtoniana dins del marc de la Teoria de Mond.

No obstant això, des de fa aproximadament una dècada, amb els avenços en la informàtica, ha estat possible executar simulacions cada cop més realistes, i molt recentment, s'han plantejat preguntes sobre si realment podien explicar les grans galàxies observades molt aviat en la història del cosmos observable pel Telescopi espacial James Webb. És força difícil explicar la seva existència únicament amb simulacions basades en la matèria fosca.

Molts cosmòlegs i astrofísics de partícules interessats en la matèria fosca haurien, doncs, d'estudiar atentament els articles publicats a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, o una versió gratuïta que també existeix a arXiv.

Un comunicat de la Royal Astronomical Society  (RAS) explica què està passant. Revela que les simulacions realitzades al superordinador COSMA8 de l'Institut de Cosmologia computacional de la Universitat de Durham al Regne Unit "Demostra que el model cosmològic estàndard, que incorpora els principals fenòmens físics, explica amb èxit el creixement observat de galàxies, des dels primers mil milions d'anys després del Big Bang fins avui dia".

Les simulacions es van dur a terme durant més d'una dècada com a part del projecte Colibre  per un equip internacional repartit per Europa, Austràlia i els Estats Units.

El reconegut cosmòleg Carlos Frenk, membre clau de l'equip de Colibre, no va amagar el seu entusiasme al comunicat de premsa de RAS: "És emocionant veure galàxies generades pel nostre ordinador, indistingibles de les galàxies reals i que comparteixen moltes propietats mesurades pels astrònoms, com ara el seu nombre, la seva brillantor, els seus colors i les seves dimensions".

Per explorar els universos virtuals generats per les simulacions, una tasca que podria trigar anys, els investigadors van produir "vídeos sonificats" com el que es mostra a continuació, on el so codifica informació física addicional.

Evolució d'una galàxia a la simulació L012m5, des del desplaçament cap al vermell z = 5,5 fins a z = 0. Aquesta galàxia té una massa estel·lar actual de 6,3 × 10¹° M☉ (masses solars), una taxa de formació estel·lar d'1,6 M☉any i un forat negre amb una massa d'1,6 × 108 M☉. La barra d'escala, a la part superior esquerra, indica una longitud de 10 quiloparsecs físics (pkpc), o aproximadament 32.600 anys llum. Crèdit: Colibre Simulations. YouTube.

Simulacions conformes amb les observacions del JWST

Entre els processos físics que millor expliquen les simulacions del projecte Colibre hi ha la presència de la pols, que ajuda a la formació de núvol d'hidrogen molecular i, per tant, a la formació d'estrelles. També hi ha el fet que finalment podem simular masses de gas a temperatures creïbles, és a dir, segons observacions fredes i en galàxies. Els càlculs anteriors només podien assignar temperatures superiors a la superfície del Sol - és a dir, per sobre dels 6.000º kelvin- a aquestes masses, que no obstant això són essencials per comprendre el naixement de les estrelles, incloses les que produiran supernoves SNII.

Això és el que en última instància permet a Evgenii Chaikin de la Universitat de Leiden, autor principal de diversos articles que acompanyen Colibre i coautor de l'estudi principal, afirmar: "Alguns resultats preliminars del JWST semblaven qüestionar el model cosmològic estàndard. Colibre demostra que, un cop els processos físics clau es representen de manera més realista, el model és coherent amb les nostres observacions".

Gairebé, perquè el comunicat de premsa de la Royal Astronomical Society acaba dient que els famosos i enigmàtics "Petits punts vermells" descoberts pel JWST, potser representen les llavors de forats negres supermassius, que Colibre no prediu, ja que suposa l'existència d'aquestes llavors. Però potser això canviarà amb el modelatge i simulacions encara més refinades i potents.

Clic a la imatge per engrandir. El panell de l'esquerra il·lustra la xarxa còsmica, on el color representa la densitat projectada de gas i estrelles. Els dos panells de la dreta presenten un zoom de dues de les moltes galàxies formades per les simulacions. Aquestes imatges mostren la llum de les estrelles enfosquida per la pols per a una galàxia espiral de cara (a dalt a la dreta) i per a una altra galàxia espiral de costat (a baix a la dreta). Crèdit: Schaye et al. (CC BY 4.0)

Ho he vist aquí.