Estrelles bessones llancen juntes raigs a l'espai

Des que va començar a funcionar el 2022, el telescopi espacial James Webb (JWST) ha revelat algunes coses sorprenents sobre l'Univers. L'última es va produir quan un equip d'investigadors va utilitzar l'instrument d'infraroig mitjà (MIRI) del Webb per observar Rho Ophiuchi, la nebulosa de formació estel·lar més propera a la Terra, a uns 400 anys llum de distància. Tot i que almenys cinc telescopis han estudiat la regió des de la dècada de 1970, la resolució sense precedents del Webb i els seus instruments especialitzats van revelar el que estava passant al cor d'aquesta nebulosa.

Clic a la imatge per engrandir.  Aquesta recreació artística mostra dues estrelles joves a prop del final de la seva formació. Al voltant de les estrelles hi ha discos de gas i pols dels quals es poden formar planetes. Dolls de gas surten disparats dels pols nord i sud de les estrelles. Crèdit: NASA

Per començar, mentre observaven el que es pensava que era una sola estrella (WL 20S), l'equip es va adonar que estaven observant un parell d'estrelles joves que es van formar entre 2 i 4 milions d'anys enrere. Les dades de MIRI també van revelar que les estrelles bessones tenen raigs coincidents de gas calent (també coneguts com raigs estel·lars) que emanen dels seus pols nord i sud cap a l'espai. El descobriment es va presentar a la 244a reunió de la Societat Astronòmica Americana (224 AAS), celebrada el 12 de juny. Gràcies a observacions addicionals realitzades per l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), l'equip es va sorprendre en observar grans núvols de pols i gas envoltant les dues estrelles.

Donada l'edat de les bessones, l'equip va arribar a la conclusió que es podria tractar de discos circumstel·lars que estan formant gradualment un sistema de planetes. Això converteix WL 20S en una troballa valuosa per als astrònoms, ja que els permet observar la formació d'un sistema solar. Com s'ha assenyalat, la nebulosa Rho Ophiuchi ha estat estudiada durant dècades per telescopis infrarojos, com el telescopi espacial Spitzer i el Wide-field Infrared Explorer (WISE, sigles en anglès de Explorador Infraroig de Camp Ampli), l'Infrared Telescope Facility (IRTF, sigles en anglès de Instal·lació de Telescopi Infraroig) de l'Observatori Mauna Kea, el telescopi Hale de 5,0 metres de l'Observatori Palomar i el telescopi Keck II.

Clic a la imatge per engrandir. Aquesta imatge del grup estel·lar WL 20 combina dades de l'ALMA i de l'Instrument MIRI del telescopi Webb de la NASA. Crèdit: NSF/NRAO/NASA/JPL-Caltech/B. Saxton

L'astronomia infraroja és necessària per estudiar nebuloses especialment polsegoses, ja que els núvols de pols i gas oculten la major part de la llum visible de les estrelles que contenen. Gràcies a la seva òptica infraroja avançada, Webb va poder detectar longituds d'ona lleugerament més llargues utilitzant el seu instrument MIRI. Mary Barsony, astrònoma del Carl Sagan Center for the Study of Life in the Universe (part de l'Institut SETI), va ser l'autora principal d'un nou article que en descriu els resultats. Segons va relatar en un comunicat de premsa recent de la NASA.

"Ens vam quedar bocabadats. Després d'estudiar aquesta font durant dècades, pensàvem que la coneixíem prou bé. Però no hauríem sabut que es tractava de dues estrelles o que aquests raigs existien sense el MIRI. És realment sorprenent. És com tenir ulls nous".

Els radiotelescopis són una altra manera d'estudiar les nebuloses, encara que no garanteixen revelar les mateixes característiques que els instruments infrarojos. En el cas de WL 20S, la llum absorbida era visible al rang submil·limètric, pel que ALMA era l'opció ideal per a les observacions de seguiment. Tot i això, les dades d'alta resolució a l'infraroig mitjà eren necessàries per distingir WL 20S com un parell d'estrelles amb discs d'acreció individuals. Això va permetre a l'equip resoldre raigs estel·lars compostos de gas ionitzat que no són visibles en longituds d'ona submil·limètriques.

"La potència d'aquests dos telescopis junts és realment increïble. Si no haguéssim vist que es tractava de dues estrelles, els resultats d'ALMA podrien haver semblat simplement un únic disc amb un lloc al mig. En canvi, tenim noves dades sobre dues estrelles que estan clarament en un punt crític de les seves vides, quan els processos que les van formar s'estan esgotant".

Els resultats combinats de MIRI i ALMA van revelar que les estrelles bessones s'acosten al final del seu període de formació i ja podrien tenir un sistema de planetes. Futures observacions d'aquestes estrelles amb el Webb i altres telescopis permetran als astrònoms aprendre més sobre com les estrelles joves passen de la fase de formació a la de seqüència principal. "És sorprenent que aquesta regió encara tingui tant que ensenyar-nos sobre el cicle de vida de les estrelles", va afirmar Ressler. "Estic entusiasmat per veure què més ens revelarà Webb".

Ho he vist aquí.

El James Webb observa aigua oxigenada a Ganimedes i erupcions a Io, llunes de Júpiter

Clic a la imatge per engrandir. Aquesta imatge en color, adquirida durant la novena òrbita de Galileu al voltant de Júpiter, mostra dos plomalls volcànics a Io. Es va capturar un plomall a la vora de la lluna, indicant una erupció sobre una caldera (depressió volcànica) anomenada Pillan Patera. El plomall vist per Galileu té 140 quilòmetres d'alçada i també va ser detectat pel telescopi espacial Hubble. Les imatges en color es van fusionar amb un mosaic d'imatges d'alta resolució adquirides en diverses òrbites per millorar el detall de la superfície. El nord és a la part superior de la imatge. La resolució és d'aproximadament dos quilòmetres per element d'imatge. Crèdit: NASA, JPL, Universitat d'Arizona

El telescopi James Webb continua seguint els passos del Hubble donant-nos nova informació sobre els planetes del Sistema Solar, en aquest cas Ganímedes i Io, llunes de Júpiter.

Igual que el Hubble, el telescopi espacial James Webb (JWST) és capaç de proporcionar-nos noves revelacions sobre el Sistema Solar. Dos equips d'astrònoms i planetòlegs han utilitzat la seva mirada infraroja per estudiar dues llunes de Júpiter, un Ganímedes gelat i Io el volcànic. Les observacions actuals del JWST es veuran sens dubte des d'un nou angle quan la missió Jupiter Icy Moons Explorer arribi al voltant de Júpiter, que també acabarà amb l'òrbita de JUICE al voltant de Ganímedes el 2034, si tot va bé.

Mentrestant, el JWST acaba de permetre la detecció als pols de Ganimedes i, per primera vegada, de molècules de peròxid d'hidrogen(H₂O₂), és a dir aigua oxigenada! Això s'explica en un  article de Science Advances d'un equip dirigit per Samantha Trumbo, investigadora postdoctoral de la Universitat de Cornell.

Un camp magnètic que s'assembla al de la Terra

En un comunicat de premsa de la Universitat de Berkeley, l'investigador explica que "el JWST revela la presència de peròxid d'hidrogen als pols de Ganímedes i mostra per primera vegada que les partícules carregades es canalitzen al llarg del camp magnètic de Ganimedes modificant preferentment la química de la superfície del seus casquets polars". Els planetòlegs creuen que les molècules d'H₂O₂, la signatura espectral de les quals amb línies d'absorció en l'infraroig proper havien revelat la seva presència, es deuen a la recombinació dels radicals químics procedents de molècules d'aigua dissociades per l'impacte de partícules carregades que es troben a la magnetosfera de Júpiter.

Clic a la imatge per engrandir. Fotos de primer pla de Ganímedes i Io fetes per la nau espacial Galileo de la NASA l'any 1997 mentre estava en òrbita al voltant de Júpiter. Es respecten les escales relatives. Crèdit: NASA/JPL/USGS

Només veiem la presència d'H₂O₂ als pols, la qual cosa demostra que, a diferència de les altres llunes principals de Júpiter i fins i tot les altres del sistema solar (incloent-hi la nostra), Ganimedes té un camp magnètic dipolar com el de la Terra, que proporciona informació sobre el seu interior que conté un oceà global.

El comunicat de premsa de la Universitat de Berkeley informa de la publicació d'un altre article, a la revista JGR: Planets, una publicació de la Unió Geofísica Americana en aquesta ocasió. Ho devem a Imke de Pater, professora emèrita d'astronomia i de ciències terrestres i planetàries a la Universitat de Califòrnia a Berkeley (i autora d'un famós tractat de ciències planetàries), sobretot en companyia dels francesos Thierry Fouchet i Emmanuel Lellouch de l'Observatori de París.

Monòxid de sofre produït per erupcions volcàniques

Imke de Pater fa molt de temps que estudia l'activitat volcànica d'Io al voltant de Júpiter amb telescopis terrestres. El JWST obre noves perspectives per a ella i els seus col·legues i, per si sol, ens permet dir que hi ha erupcions en curs en almenys dues regions de la superfície d'Io, Kanehekili Fluctus, un camp de fluxos de lava amb potser un llac de lava (fluctus  designa una terra coberta de flux de líquid, és un terme llatí utilitzat pels planetòlegs a Venus, Io i Tità) i el famós Loki Patera.

Clic a la imatge per engrandir. Un mapa espectroscòpic de Ganímedes (esquerra) derivat de mesures del JWST mostra l'absorció de llum al voltant dels pols característics per part de la molècula de peròxid d'hidrogen. Una imatge infraroja JWST d'Io (dreta) mostra erupcions volcàniques calentes a Kanehekili Fluctus (centre) i Loki Patera (dreta). Els cercles dibuixen les superfícies de les dues llunes. Crèdit: Ganimedes: Samantha Trumbo, Cornell; Io: Imke de Pater, UC Berkeley

Aquestes erupcions actuals es dedueixen a partir de mesures de línies espectrals fetes amb el JWST, que són el que els astrofísics anomenen raigs prohibits. Es refereixen a molècules de monòxid de sofre (SO) observat a la part nocturna de la superfície d'Io. L'atmosfera d'Io conté tant SO₂ com SO però el diòxid de sofre, el component principal, es condensa i es congela a la part nocturna, deixant només SO en estat gasós.

Les línies espectrals del SO són febles, però encara no escapen a la mirada penetrant del JWST. Fa vint anys, de Pater i el seu equip van proposar estats excitats amb línies prohibides des del SO que només es podien produir en esdeveniments volcànics calents, i que l'atmosfera tènue permetia que aquest estat es mantingués prou temps -uns segons- per emetre línies prohibides. La investigadora ja les havia observat des de feia temps amb el telescopi Keck a Hawaii però, fins ara, les emissions no es va poder assignar a una regió de Io.

Clic a la imatge per engrandir. Les mesures del JWST obtingudes el novembre de 2022 superposades a un mapa de la superfície d'Io. Les mesures d'infrarojos tèrmics (dreta) mostren la il·luminació de Kanekehili Fluctus, una gran i durant el període d'observació, molt activa àrea volcànica a Io. Les mesures espectrals (esquerra) mostren emissions infraroges prohibides de monòxid de sofre centrades a la zona volcànica. La coincidència dóna suport a una teoria que el SO es produeix als respiradors volcànics i, a l'atmosfera molt tènue d'Io, roman el temps suficient per emetre línies prohibides que normalment es suprimirien per col·lisions amb altres molècules de l'atmosfera. Crèdit: Chris Moeckel i Imke de Pater, UC Berkeley; Mapa d'Io cortesia de USGS.

Línies espectrals "prohibides".

Acabem especificant quines són aquestes famoses línies prohibides. La mecànica quàntica dota als àtoms i les molècules de nivells d'energia entre les que els fotons d'energia molt específica poden provocar transicions, passant d'un estat a un altre absorbint-los o emetent-los. Hi ha restriccions sobre possibles transicions, regles de selecció com s'anomenen, però també determinacions sobre les probabilitats de fer aquestes transicions durant un període de temps determinat. Aquestes transicions estan a l'origen de les línies d'emissió o d'absorció.

En laboratoris a Terra, algunes d'aquestes transicions, encara que possibles per bé que difícils, generalment no es produeixen i, abans de poder-les entendre per càlcul, vam pensar que estaven prohibides. Però, de fet, en un gas de molt baixa densitat, com sol passar en astrofísica, les col·lisions entre àtoms o molècules triguen temps, però aquestes col·lisions provoquen transicions entre nivells d'energia. Per tant, vam entendre que, a la Terra, en condicions més "normals", les col·lisions provoquen més ràpidament transicions a nivells diferents dels implicats per les línies "prohibides". En l'atmosfera tènue d'Io, les transicions "prohibides" tenen temps de produir-se i, per tant, les podem observar.

Ho he vist aquí.

Descobreixen una estrella esquinçada per un forat negre

Astrònoms de l'Institut d'Astronomia de la Universitat de Hawaii (IfA) han descobert el cas més proper registrat d'una estrella esquinçada per un forat negre supermassiu (SMBH). Utilitzant el sistema All-Sky Automated Survey for Supernovae (ASAS-SN), el 22 de febrer del 2023 l'equip va detectar un sobtat augment de brillantor seguit d'un ràpid enfosquiment a la galàxia NGC 3799, situada a uns 160 milions d'anys llum de la Terra.

"Encara que ja s'han observat forats negres que destrueixen estrelles, aquest és el primer que veiem tan de prop amb llum visible", explica Willem Hoogendam, estudiant de postgrau de l'IfA que va codirigir la investigació. "Això ens podria donar una comprensió molt millor de com creixen els SMBH i recullen material al seu voltant".

Clic a la imatge per engrandir. Recreació artística dels restes d'una estrella després de ser destrossada per un forat negre supermassiu. Crèdit: NASA.

Es van fer observacions de seguiment amb els telescopis del Sistema d'Última Alerta Terrestre d'Asteroides (ATLAS) de l'IfA a Maunaloa i Haleakalā, l'Observatori W.M. Keck a Maunakea i altres observatoris terrestres i espacials. Hoogendam, en col·laboració amb el seu company Jason Hinkle, estudiant de postgrau de l'IfA, i amb Ben Shappee, assessor de la facultat, va analitzar aquestes dades per determinar que l'esclat de brillantor havia estat causat per un Esdeveniment de Disrupció de Marea (TDE, per les sigles en anglès). Els TDE es produeixen quan una estrella s'acosta massa a un SMBH i és esquinçada per la seva força gravitatòria, devorant el forat negre la massa de l'estrella. Els resultats de la investigació es publicaran a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

"Aquest descobriment suggereix que els forats negres que destrossen estrelles properes podrien ser més comuns del que es pensava, només que no ho hem observat amb freqüència", afirma Hoogendam.

Clic a la imatge per engrandir. Telescopi ATLAS a Haleakalā utilitzat per a observacions de seguiment. Crèdit: Henry Weiland

Una troballa poc freqüent

La intensa brillantor produïda per la massa de l'estrella que alimenta el forat negre crea una flamarada lluminosa que poden observar els observatoris còsmics com ASAS-SN. Si bé aquest tipus de fenòmens s'han detectat lluny de la Terra, és rar trobar-ne un relativament a prop. ASASSN-23bd, com es coneix aquest esdeveniment, és un TDE proper extraordinari, cosa que el converteix en un excel·lent objecte d'estudi.

Animació genèrica d'un forat negre destrossant una estrella. Recomanable visionar-lo a pantalla sencera. Crèdit: NASA

Els astrònoms van descobrir que ASASSN-23bd era diferent de moltes altres TDE que s'havien observat abans:

• Emetia molta menys energia que les TDE anteriors
• Era la TDE més propera descoberta amb llum visible.
• El seu canvi de brillantor es va produir el doble de ràpid que a la majoria de les TDE.
• ASASSN-23bd pertany a una categoria única d'objectes coneguts com a TDE ràpides i de baixa lluminositat.

Ho he vist aquí.

El James Webb revela tota la bellesa d'Urà i els seus anells

Clic per engrandir. Aquesta imatge ampliada d'Urà, capturada per la càmera d'infrarojos propers (NIRCam) del Webb el 2 de febrer de 2023, revela unes vistes impressionants dels anells del planeta. El planeta mostra una tonalitat blava en aquesta imatge de color representativa, obtinguda combinant dades de dos filtres (F140M, F300M) a 1,4 i 3,0 micres, que es mostren aquí en blau i taronja, respectivament. La imatge s'ha girat 45°. Crèdit: NASA, ESA, ASC, STScI. Tractament d'imatges: J. DePasquale (STScI).

Onze dels tretze anells d'Urà són espectacularment visibles en imatges preses durant només 12 minuts d'exposició a l'infraroig pel telescopi James Webb el febrer de 2023. Per tant, podem esperar imatges encara més boniques en el futur, sobretot perquè ja podem veure diverses de les 27 llunes conegudes d'Urà amb el JWST (abreviatura de Telescopi Espacial James Webb).

Els anells d'Urà són tan febles en el visible que es va trigar fins al 1977 per fer el seu descobriment des de la Terra, pels astrònoms i els informàtics James L. Elliot, Edward W. Dunham i Jessica Mink. Aleshores vam haver d'esperar la visita de la sonda Voyager 2 l'any 1986 perquè es descobreixin dos anells a més dels nou anteriors. Dos anells addicionals van ser descoberts del 2003 al 2005 pel telescopi Hubble.

Per tant, estem impressionats per les noves imatges dels anells d'Urà preses a l'infraroig pel telescopi James Webb (JWST) i que són especialment clares. André Brahic ja no està per comentar-los amb nosaltres, ell, el gran especialista en anells planetaris del sistema solar. Ja l'havíem trobat a faltar quan el JWST també va revelar imatges dels anells de Neptú el 2022 , dels quals va ser un dels co-descobridors. 

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Una presentació d'Urà i les seves múltiples singularitats. Crèdit: National Geographic

Un casquet polar a l'equador

La NASA i la ESA acaben d'ensenyar-nos aquestes imatges d'Urà. Recordem que el planeta és especial perquè, com s'explica al vídeo anterior, el seu eix de rotació és gairebé paral·lel al seu pla orbital, la qual cosa implica estacions molt més extremes que a la Terra amb un any que dura 88 anys terrestres i una mena de casquet polar que es troba a l'equador. Recordem-ho també Neptú, com Urà, és un gegant gelat i no un gegant gasós com ho són Júpiter i Saturn.

Tal com s'explica en el comunicat que acompanya les imatges preses per la càmera d'infrarojos propers del James Webb (NIRCam) amb els seus dos filtres a 1,4 i 3,0 micres, donant fotos en fals color representat aquí en blau i taronja, és el final de la primavera al pol nord que el JWST ens permet contemplar. Haurem d'esperar fins al 2028 per veure l'estiu a l'hemisferi nord. Quan la Voyager 2 va visitar Urà, era estiu al pol sud. 

Clic per engrandir. Urà té 13 anells coneguts i 11 d'ells són visibles en aquesta imatge del Webb. Alguns d'aquests anells són tan brillants amb Webb que quan s'uneixen semblen fusionar-se en un anell més gran. Nou es classifiquen com els anells principals del planeta, i dos són els anells de pols més febles, com l'anell zeta difús més proper al planeta. També veiem clarament en falsos colors núvols i un casquet polar. Crèdit: NASA, ESA, ASC, STScI. Tractament d'imatges: J. DePasquale (STScI). Infografia en català: Sci-Bit

Anells, núvols i llunes

Quan la sonda Voyager 2 es va apropar a Urà, no tenia la capacitat de veure en l'infraroig com el JWST, de manera que ara estem veient detalls inèdits de l'atmosfera del gegant gelat, com els dos núvols un dels quals és molt brillant a la part esquerra de la imatge d'Urà i l'altre que ho és menys, a la vora del casquet polar nord d'Urà. Tanmateix, ja havíem vist aquests núvols a l'infraroig proper abans, en particular gràcies a les tècniques d'òptica adaptativa de l'Observatori Keck a Hawaii, i que sabem que són típiques d'Urà. 

També veiem clarament una mena de casquet polar específic d'Urà, que sabem que apareix misteriosament quan el pol entra directament a la llum del Sol a l'estiu i desapareix a la tardor. S'espera que les observacions JWST ens ajudin a entendre el mecanisme darrere de la seva formació.

Clic per engrandir. Aquesta visió més gran del sistema d'Urà amb l'instrument NIRCam del Webb presenta el planeta Urà juntament amb sis de les seves 27 llunes conegudes (la majoria de les quals són massa petites i tènues per veure's en aquesta breu exposició). També són visibles un grapat d'objectes de fons, incloses moltes galàxies. Crèdit: NASA, ESA, ASC, STScI. Tractament d'imatges: J. DePasquale (STScI)

 Ho he vist aquí.

ALMA revela dos forats negres supermassius en un

ALMA revela dos forats negres supermassius que formen dos nuclis galàctics actius en un. 

Clic per engrandir. Recreació artística de dos forats negres supermassius que formen un sistema binari i cadascun envoltat per un disc d'acreció brillant com en el cas d'UGC 4211. Crèdit: Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav).

Ones gravitacionals: la seva detecció explicada en un minut  Això és tot, s'han detectat ones gravitacionals. Aquestes fluctuacions de l'espai-temps.

 

El radiotelescopi ALMA, juntament amb altres instruments, ha revelat dos nuclis galàctics actius al cor d'una fusió de galàxies. Darrere d'aquests nuclis hi ha el forat negre supermassiu binari amb la distància més petita coneguda entre aquestes dues estrelles compactes, cosa que suggereix que la caça d'ones gravitacionals amb eLISA en un futur proper tindrà més èxit del que s'esperava.

Una vegada es va pensar que les galàxies van créixer essencialment fusionant-se entre elles, i les galàxies grans més primerenques van empassar-se.galàxies nanes. Les observacions fetes amb el telescopi Hubble també va mostrar molts exemples de col·lisió de galàxies, tant més quan vam observar lluny a l'espai i, per tant, enrere en el temps.

També es pensava que va ser durant les col·lisions que els quàsars s'encenen, és a dir, els nuclis galàctics actius son especialment lluminós per una addició massiva de gas al nucli d'aquestes galàxies, el gas que s'estava acumulant per un forat negre de Kerr supermassiu giratori.

No obstant això, durant la dècada anterior, el paradigma va canviar amb noves observacions i la seva interpretació en el marc acadèmic de les simulacions numèriques. Si continuem pensant que els forats negres supermassius i les galàxies creixen junts, atès que veiem que es respecta una llei de proporcionalitat per a la gran majoria de galàxies entre la massa en la forma d'estrelles que contenen i el dels seus forats negres supermassius, ara es considera que les col·lisions no són tan freqüents com es creia anteriorment i que en realitat tenen un paper secundari o fins i tot menor en el creixement de les galàxies.

Tot indica que és l'acreció de corrents de matèria bariònica deixades pel Big Bang,  a través de filaments de matèria fosca freda que els canalitzen, que es formen massivament noves estrelles i que els forats negres centrals creixen.

En qualsevol cas, intentarem esbrinar més sobre el creixement de les galàxies/forats negres supermassius mitjançant fusió detectant a l'horitzó de la dècada de 2030 les ones gravitacionals emeses per la fusió de forats negres supermassius al final de la fusió de galàxies, utilitzant el detector d'ones gravitacionals eLISA. Els detectors actuals, com ara LIGO i VIRGO, no observen a la banda de longituds d'ona adequat per destacar les pèrdues d'energia en forma d'ones gravitacionals dels forats negres supermassius. Pèrdues que disminueixen les mides de les seves òrbites en el sistema binari format per la fusió de dues galàxies.

Estimacions sobre la quantitat de forats negres binaris que podem esperar observar en un volum donat de l'espai-temps. A més d'una esfera que envolta la Via Làctia es pot sondar augmentant la sensibilitat del detector, s'espera que es trobin més forats negres supermassius binaris. Però aquesta conclusió es veu temperada pel fet que com més lluny estan aquests objectes, menys lluminosos són per a un detector per eLISA.

Clic per engrandir. Els científics que utilitzen l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) per mirar profundament al cor de la parella de galàxies fusionades conegudes com UGC 4211 han descobert dos forats negres que creixen costat a costat, a només 750 anys llum de distància. La recreació artística mostra que les galàxies finalment es fusionen en una i els seus dos forats negres centrals. Els forats negres supermassius binaris són els més propers observats mai en múltiples longituds d'ona. Crèdit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); M. Weiss (NRAO/AUI/NSF)

UGC 4211, un laboratori per entendre els forats negres supermassius binaris?

Sembla, però, gràcies a les observacions recents en alta resolució en el domini de les ones mil·límetres amb l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array -ALMA- (Gran Conjunt Mil·limètric-Submil·limètric d'Atacama)), que el nombre de forats negres supermassius binaris propers és més gran del que es pensava anteriorment, cosa que és un bon auguri si aquest és el cas.

Així ho indica un article publicat recentment a The Astrophysical Journal Letters per Michael Koss i els seus col·legues que també han mobilitzat altres instruments observant a altres longituds d'ona, com ara Muse equipant el VLT d'ESO o els telescopis de l'Observatori WM Keck, per estudiar amb més detall UGC 4211, un parell de galàxies en fusió a 500 milions d'anys llum només de la Via Làctia dins la Constel·lació del Cranc.

"Les simulacions van suggerir que la majoria de la població de forats negres binaris a les galàxies veïnes estaria inactiva perquè són més comuns, i no dos forats negres en creixement com hem trobat. ALMA és únic perquè pot veure a través de grans columnes de gas i pols i aconseguir una resolució espacial molt alta per veure les coses molt juntes. El nostre estudi ha identificat un dels parells de forats negres més propers en una fusió de galàxies i com sabem, les fusions de galàxies són molt més freqüents a l'Univers llunyà, aquests binaris forats negres també poden ser molt més comuns del que es pensava", explica Michael Koss en un comunicat del National Radio Astronomy Observatory (NRAO) als EE.UU..

El seu company Ezequiel Treister, astrònom de la Universitat Catòlica de Xile i coautor de la investigació, afegeix que: "Podrien haver-hi molts parells de forats negres supermassius creixent als centres de les galàxies que no hem estat capaços d'identificar fins ara". Si és així, en un futur proper observarem freqüents esdeveniments d'ones gravitatòries causats per fusions d'aquests objectes a tot l'Univers.

Aquest vídeo mostra una il·lustració i imatges d'ALMA de dos forats negres menjant junts i devorant amb avidesa pols, gas i altres materials alterats per la col·lisió. Crèdit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), M. Koss et al (Eureka Scientific), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)

Ho he vist aquí.

Us presentem el telescopi gegant Magellan

Clic per engrandir. Representació artística del GMT. Crèdit: Giant Magellan Telescope, GMTO Corporation CC by-sa 3.0

El Telescopi Gegant Magellan (GMT), s'instal·larà a l'observatori de Las Campanas, Xile, a uns 2.500 metres d'alçada. La seva posada en funcionament està prevista per a l'any 2023. Constarà de set miralls de 8,4 metres de diàmetre cadascun. La seva superfície òptica total serà de 24,5 metres de diàmetre i la seva superfície de recollida arribarà als 368 m2. La seva resolució serà 10 vegades més gran que la del telescopi espacial Hubble. La seva primera llum està prevista per a l'any 2029.

Després de considerar diferents emplaçaments al nord de Xile, els responsables d’aquest projecte, han decidit ubicar aquest observatori a la zona de Las Campanas, on ja existeix el telescopi Magallanes de 6,5 metres de diàmetre. Aquest observatori està situat en el desert d’Atacama, un lloc amb un clima molt sec i cels foscos, amb una atmosfera molt estable, ideal per a l’observació astronòmica.

El GMT utilitzarà set miralls primaris de 8,4 metres de diàmetre, que s’instal·laran sobre la mateixa base, els quals estaran distribuïts per un mirall central i sis miralls més al seu voltant. Amb tot això, el GMT tindrà una obertura eficaç de 24,5 metres de diàmetre, molt més gran que els telescopis bessons Keck de 10 metres. En Wendy Fredman responsable científic d’aquest projecte comenta que, “un cop muntats els miralls, llavors ja serà el telescopi òptic més gran del món”.

Clic per engrandir. Telescopis Magallanes. Crèdit: Jan Skowron CC by-sa 3.0

Baade i Clay són els altres dos telescopis Magallanes construïts a l'Observatori Las Campanas de Xile. Reben el nom de Walter Baade i Landon Clay, cadascun mesura 6,5 ​​metres de diàmetre.

La cursa per construir els telescopis gegants

Els pressupostos astronòmics (mai més ben dit) que requereixen aquestes màquines dificulten la seva construcció i posada en marxa. En l'actualitat hi ha en projecte o construcció a més del Magellan, el telescopi de 30 metres (TMT) a Mauna Kea, Hawaii, i el Telescopi Extremadament Gran (ELT). A més d'altres aparells i conjunts dedicats al rang de la radioastronomia.

Clic per engrandir. Aquesta il·lustració mostra com pot ser el disseny de TMT quan estigui complet. Crèdit: TMT Observatory Corporation

Clic per engrandir. Membre del personal del Mirror Lab de la Universitat d'Arizona Richard F. Caris col·locant trossos de vidre de baixa expansió Ohara E6 en un motlle per a la colada del segment de mirall primari cinc, octubre de 2017. Crèdit d'imatge: Damien Jemison, Giant Magellan Telescope – GMTO Corporation

Resum del instruments que incorpora el GMT:

Gran cercador de Terra

Clic per engrandir. Gran Cercador de Terra. Crèdit: Giant Magellan Telescope, GMTO Corporation CC by-sa 3.0

El Gran Cercador de Terra (Large Earth Finder) mesurarà les masses de planetes semblants a la Terra fora del nostre sistema solar i cercarà biosignatures, com ara oxigen, a les seves atmosferes. Altres especialitats inclouen la caracterització de quàsars i les estrelles més pobres en metall, com la [Fe/H]<–7,1 estrella SMSS J031300.36-670839.3. El Large Earth Finder és un espectrògraf Echelle de llum visible d'alta resolució espacial amb canals vermells i blaus, capaç d'operar en visió natural durant les primeres operacions. És l'únic espectrògraf visible d'alta resolució previst per a la primera dècada d'ús en els tres telescopis extremadament grans proposats al món. L'instrument també serà el primer instrument científic instal·lat al Telescopi Gegant Magellan.

Espectrògraf multi-objecte

Clic per engrandir. Espectrògraf astronòmic i cosmològic multi-objecte del telescopi gegant de Magellan (GMACS). Crèdit: Giant Magellan Telescope, GMTO Corporation CC by-sa 3.0

Espectrògraf astronòmic i cosmològic multiobjecte del telescopi gegant Magellan (GMACS). L'espectrògraf multi-objecte es considera una excel·lent eina, optimitzada per a observacions detallades de múltiples objectes febles a l'espai profund en un ampli camp de visió. És perfecte per estudiar l'evolució de les galàxies, el medi intergalàctic (IGM), el naixement i la mort d'estrelles, les ones gravitacionals i fer enquestes de desplaçament al vermell. L'espectrògraf multi-objecte té canals vermells i blaus i és capaç d'operar amb visió natural durant les primeres operacions, amb una sensibilitat més gran de l'òptica adaptativa de la capa terrestre. L'instrument també serà el segon instrument científic instal·lat al Telescopi Gegant Magellan.

Espectrògraf de camp integral

Clic per engrandir. Espectrògraf de camp integral del telescopi Magellan gegant (GMTIFS). Crèdit: Giant Magellan Telescope, GMTO Corporation CC by-sa 3.0

L'espectrògraf de camp integral proporcionarà un salt quàntic en l'espectroscòpia d'alta resolució espacial. S'orientarà a la física de l'assemblatge de galàxies i la complexa sopa molecular de l'evolució de les galàxies, inclosos els forats negres i la reionització de l'univers. L'espectrògraf de camp integral és una imatge de difracció limitada que funciona a través de les bandes YJHK. Serà el tercer instrument científic instal·lat al Giant Magellan Telescope i serà el primer instrument d'òptica adaptativa del telescopi.

Espectrògraf d'infraroig proper

Clic per engrandir. Espectrògraf de l'IR proper del Telescopi Gegant Magellan (GMTNIRS). Crèdit: Giant Magellan Telescope, GMTO Corporation CC by-sa 3.0 

L'espectrògraf d'infraroig proper, és el millor per obtenir imatges d'objectes celestes brillants en un camp de visió estret. Va ser dissenyat per estudiar la formació de sistemes planetaris, discs de runes, estrelles petites, planetes de massa Júpiter i altres objectes de l'infraroig proper a l'espai profund. L'espectrògraf d'infrarojos propers és un espectrògraf echelle d'infraroig proper a infraroig mitjà d'un sol objecte que proporciona un avantatge de multiplexació espectral extraordinari mitjançant la cobertura simultània de les bandes JHKLM completes. L'instrument funciona quan el Telescopi Gegant Magellan utilitza modes de visualització d'òptica adaptativa.

Clic per engrandir. Representació artística nocturna del telescopi interior. Crèdit de la imatge: Giant Magellan Telescope - GMTO Corporation.

Podeu accedir a la galeria d'imatges renderitzades fent un clic aquí, a la de la construcció dels miralls primaris aquí i a les del progrés de la construcció aquí. Per visitar la web del telescopi ho podeu fer des d'aquí.

 

Observada una supergegant vermella just abans que exploti

Estrella de la mort: En una primícia còsmica, els científics observen una supergegant vermella just abans que exploti.

"Això suposa un gran avenç en la nostra comprensió del que fan els estels massius moments abans de morir".

Per als científics és molt més fàcil veure les desordenades seqüeles de les
explosions estel·lars que veure el preludi del drama. Crèdit: Space.com

Però, finalment, els astrònoms van aconseguir observar una estrella gegant vermella just en el moment en què "es va convertir en supernova", com s'anomena les estrelles que exploten. Utilitzant un telescopi a Hawaii, un equip de científics va reunir observacions d'una estrella supergegant vermella a l'estiu de 2020. Al setembre, aquesta mateixa estrella va morir en una supernova anomenada (SN) 2020tlf, una explosió que els membres de l'equip van qualificar com "una de les supernoves més intrigants" del seu tipus.

"Es tracta d'un gran avenç en la nostra comprensió del que fan les estrelles massives moments abans de morir", va dir Wynn Jacobson-Galán, becari de recerca de postgrau de la Fundació Nacional de Ciències de la Universitat de Califòrnia Berkeley i autor principal de un nou estudi que informa dels resultats, en un comunicat de l'Observatori Keck, on l'equip va recollir les observacions. "Per primera vegada, hem observat l'explosió d'una estrella supergegant vermella!"

Podeu accedir a una gran col·lecció d'imatges de supernoves, fent un clic aquí.

Clic per engrandir. Recreació artística d'una estrella supergegant vermella el darrer any abans
de la seva explosió. (Crèdit: W. M. Keck Observatory/Adam Makarenko)

L'estrella que va explotar era una supergegant vermella que contenia unes 10 vegades la massa del Sol i estava situada a uns 120 milions d'anys llum de la Terra a la galàxia NGC 5731, segons el comunicat.

A la nova investigació, els astrònoms van reunir les observacions de la regió que inclou la supernova des d'una gran quantitat de telescopis, començant el gener de 2020 i continuant durant gairebé un any complet després de l'explosió. L'Observatori Swift en òrbita de la NASA, es va unir a la feina després que l'estrella explotés. Juntament amb algunes observacions d'arxiu, tota aquesta informació va donar als científics una idea de com és el veïnat, com es va comportar l'estrella els últims dies i com es va desenvolupar la supernova mateixa.

Per als astrònoms van ser especialment interessants les observacions de l'estrella realitzades els darrers quatre mesos abans de la supernova, que van mostrar una llum addicional a la zona. Les observacions realitzades fins ara no havien donat cap indici que les supergegants vermelles actuessin de manera diferent abans d'explotar; l'activitat de SN 2020tlf suggereix que en algunes d'aquestes estrelles es podrien penjar banderes vermelles d'avís.

"És com veure una bomba de rellotgeria", va dir en el mateix comunicat l'autora principal de l'estudi, Raffaella Margutti, astrònoma també de la UC Berkeley. "No havíem confirmat mai una activitat tan violenta en una estrella supergegant vermella moribunda en què veiéssim produir una emissió tan lluminosa, per després col·lapsar i entrar en combustió, fins ara". 

Els astrònoms esperen detectar més supergegants vermelles abans de l'erupció per comprendre millor els darrers dies que condueixen a una supernova. 

"El que més m'entusiasma són totes les noves 'incògnites' que s'han desvetllat amb aquest descobriment", va dir Jacobson-Galán. "Detectar més esdeveniments com SN 2020tlf tindrà un impacte dramàtic en com definim els mesos finals de l'evolució estel·lar, unint observadors i teòrics en la recerca de resoldre el misteri sobre com les estrelles massives passen els darrers moments de les seves vides".

Un nou estudi es va publicar el dijous 6 de gener de 2022 a The Astrophysical Journal.

Ho he vist aquí.

Un nou exoplaneta nadó fotografiat a més de 400 anys llum de distància

El planeta és tan jove que és probable que la superfície estigui encara tan calenta com la lava. 

Imatge directa captada pel telescopi Subaru del recent descobert exoplaneta 2M0437b, un
gegant gasós que gira al voltant d'una estrella situada a 417 anys llum de la Terra. L'estrella
amfitriona, extremadament brillant, ha estat eliminada majoritàriament mitjançant tècniques de
processament d'imatges; els quatre "raigs" estan produïts per l'òptica del telescopi. Crèdit
de la imatge: Subaru Telescope

Una nova i sorprenent imatge mostra un dels mons extraterrestres més joves trobats fins ara, donant als científics més pistes sobre com es formen els planetes.  

L'exoplaneta recent descobert, conegut com a 2M0437b, té unes quantes vegades la mida de Júpiter i orbita al voltant d'una estrella situada a 417 anys llum de la Terra. Amb només uns quants milions d'anys, és molt més jove que els planetes del nostre sistema solar, que es va formar fa uns 4.500 milions d'anys. De fet, 2M0437b és tan jove que probablement estigui tan calent com la lava, gràcies a l'energia alliberada durant la formació, van assenyalar els investigadors.

Els científics van descobrir 2M0437b utilitzant el telescopi Subaru, que va captar una impressionant imatge del planeta brillant en la llum reflectida de la seva estrella. El Subaru, de 8,2 metres d'amplada, és al cim del volcà Mauna.

"Aquest descobriment serendípic se suma a una llista d'elit de planetes que podem observar directament amb els nostres telescopis", va dir Eric Gaidos, autor principal d'un nou estudi que anuncia el descobriment del planeta, en un comunicat emès per l'Observatori W.M. Keck, que també és a Mauna kea. 

"Analitzant la llum d'aquest planeta", va dir Gaidos, professor del departament de Ciències de la Terra de la Universitat de Hawaii Mānoa, "podrem dir alguna cosa sobre la seva composició, i potser on i com es va formar en un disc de gas i pols desaparegut fa molt de temps al voltant de la seva estrella amfitriona”.

Com va assenyalar Gaidos, 2M0437b és especial perquè està prou a prop com per ser observat directament, a diferència d'altres mons que són visibles només indirectament, per exemple, a través de les estrebades orbitals gravitacionals induïdes a les seves estrelles mare. 

El planeta va ser vist per primer cop el 2018 utilitzant el telescopi Subaru, per l'investigador visitant de l'Institut d'Astronomia de la Universitat de Hawaii, Teruyuki Hirano, que és coautor.

 Clic per engrandir. El telescopi Subaru amb el seu mirall de 8,2 metres. Crèdit:Subaru Telescope

La càmera d'infraroig proper de l'Observatori Keck, treballant amb el sistema d'òptica adaptativa Keck II que compensa les turbulències atmosfèriques, va confirmar posteriorment que el planeta orbita efectivament al voltant de l'estrella mare, a una distància actual d'unes 100 unitats astronòmiques. (Una unitat astronòmica és la distància mitjana entre la Terra i el Sol, uns 93 milions de milles o 150 milions de quilòmetres).  

S'han necessitat tres anys per confirmar les observacions de Subaru, ja que l'estrella mare es mou molt lentament al cel de la Terra, va assenyalar l'equip de recerca. 

És possible que observatoris espacials com el proper telescopi espacial James Webb de la NASA, el  llançament del qual està previst per al 18 de desembre, puguin obtenir més informació sobre 2M0437b, com els gasos de la seva atmosfera i la possibilitat d'un disc circumdant que podria estar format per cristalls, va afegir l'equip.

El nou estudi ha estat acceptat per a la seva publicació a Monthly Notices de la Royal Astronomical Society i està disponible en format de preimpressió a arXiv.org.

 

Ho he vist aquí.

Descoberts els primers raigs X d'Urà

Clic per engrandir. Imatge d'Urà. Crèdit: Iamteg raig X: NASA/CXO/University College
London/W. Dunn et al; Imatge óptica: W.M. Keck Observatory.

Els astrònoms han detectat per primera vegada raigs X procedents d'Urà, gràcies a l'Observatori de raigs X Chandra de la NASA. Aquest resultat pot ajudar els científics a conèixer millor aquest enigmàtic planeta gegant de gel del nostre sistema solar. 

Urà és el setè planeta des del Sol i té dos conjunts d'anells al voltant del seu equador. El planeta, que té un diàmetre quatre vegades superior al de la Terra, gira sobre el seu costat, el que el fa diferent de tots els altres planetes del sistema solar. Atès que la Voyager 2 va ser l'única nau espacial que va passar per Urà, els astrònoms depenen actualment de telescopis molt més propers a la Terra, com el Chandra i el telescopi espacial Hubble, per conèixer aquest planeta distant i fred que està compost gairebé del tot d'hidrogen i heli. 

En un nou estudi, els investigadors van utilitzar observacions preses del Chandra d'Urà el 2002 i després de nou el 2017. Van observar una clara detecció de raigs X a la primera observació, acabada d'analitzar, i un possible brot de raigs X en les obtingudes quinze anys després. El gràfic principal mostra una imatge de raigs X del Chandra del 2002 (en rosa) superposada a una imatge òptica del telescopi Keck-I obtinguda en un altre estudi el 2004. Aquesta última mostra el planeta aproximadament amb la mateixa orientació que tenia durant les observacions de Chandra del 2002. 

Quina és la causa que Urà emeti raigs X? Resposta: principalment el Sol. Els astrònoms han observat que tant Júpiter com Saturn dispersen la llum dels raigs X emesa pel Sol, de manera similar a com l'atmosfera de la Terra dispersa la llum del Sol. Encara que els autors del nou estudi sobre Urà esperaven inicialment que la major part dels raigs X detectats també procedissin de la dispersió, hi ha indicis temptadors que hi ha almenys una altra font de raigs X. Si altres observacions ho confirmen, podria tenir implicacions interessants per a la comprensió d'Urà. 

Una possibilitat és que els anells d'Urà produeixin ells mateixos raigs X, com passa amb els anells de Saturn. Urà està envoltat de partícules carregades, com electrons i protons en el seu entorn espacial proper. Si aquestes partícules energètiques col·lisionen amb els anells, podrien fer que aquests brillessin amb raigs X. Una altra possibilitat és que al menys part dels raigs X procedeixin de les aurores d'Urà, un fenomen que ja s'ha observat anteriorment en aquest planeta en altres longituds d'ona. 

Clic per engrandir. D'esquerra a dreta: Aurores a la Terra (l'oval auroral del sud es
veu sobre l'Antàrtida). Júpiter i Saturn, en ambdós casos, els anells de l'aurora
permanent estan centrats en els pols magnètics dels seus planetes, que no estan
massa lluny dels pols geogràfics, a diferència d'Urà, que està cap per avall. Crèdit: NASA

A la Terra, podem veure espectacles de llum de colors al cel anomenades aurores, que es produeixen quan les partícules d'alta energia interactuen amb l'atmosfera. A les aurores terrestres s'emeten raigs X, produïts per electrons energètics després de viatjar per les línies de camp magnètic del planeta cap als seus pols i ser frenats per l'atmosfera. Júpiter també té aurores. Els raigs X de les aurores de Júpiter procedeixen de dues fonts: els electrons que viatgen per les línies de camp magnètic, com a la Terra, i els àtoms i molècules carregats positivament que plouen a les regions polars de Júpiter. No obstant això, els científics estan menys segurs del que causa les aurores a Urà. Les observacions de Chandra poden ajudar a resoldre aquest misteri. 

Urà és un objectiu especialment interessant per a les observacions de raigs X a causa de les inusuals orientacions del seu eix de rotació i el seu camp magnètic. Mentre que els eixos de rotació i del camp magnètic dels altres planetes de sistema solar són gairebé perpendiculars al plànol de la seva òrbita, l'eix de rotació d'Urà és gairebé paral·lel a la seva trajectòria al voltant de el Sol. A més, mentre Urà està inclinat sobre el seu costat, el seu camp magnètic està inclinat de forma diferent, desplaçat del centre del planeta. Això pot fer que les seve aurores siguin inusualment complexes i variables. La determinació de les fonts dels raigs X d'Urà podria ajudar als astrònoms a comprendre millor com emeten raigs X altres objectes exòtics de l'espai, com els forats negres en creixement i les estrelles de neutrons.

Un article que descriu aquests resultats apareix en el nombre més recent del Journal of Geophysical Research i està disponible en línia. Els autors són William Dunn (University College London, Regne Unit), Jan-Uwe Ness (Universitat de Marsella, França), Laurent Lamy (Observatori de París, França), Grant Tremblay (Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian), Graziella Branduardi-Raymont (University College London), Bradford Snios (CfA), Ralph Kraft (CfA), Z. Yao (Acadèmia Xinesa de les Ciències, Pequín), Affelia Wibisono (University College London).

El Centre de Vol Espacial Marshall de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centre de Raigs X Chandra del Smithsonian Astrophysical Observatory controla la ciència des de Cambridge, i les operacions de vol des de Burlington, també a Massachusetts. 

 Ho he vist aquí.