Un forat negre de 68 masses solars desafia l’astrofísica

Els forats negres estel·lars coneguts a la Via Làctia no superen les quinze masses solars, d'acord amb les teories que expliquen la seva formació per col·lapse gravitacional d'una estrella quan es converteix en una supernova. Els astrofísics es sorprenen pel descobriment d’un forat negre que no hauria d’existir, ja que conté al voltant d'unes 70 masses solars.

Fa seixanta anys, la majoria d’astrofísics i físics relativistes no es van prendre seriosament l’existència d’estrelles gravitacionals col·lapsades, derivades dels càlculs de Robert Oppenheimer i els seus col·laboradors a finals dels anys 1930. Fins i tot John Wheeler, que els introduiria el terme "forat negre" i duria a terme investigacions sobre aquestes estrelles compactes als Estats Units en la següent dècada, tenia dubtes inicials. Però igual que el seu company rus Yakov Zeldovitch, les simulacions en ordinadors realitzats a banda i banda de l’Atlàntic els farien canviar d’opinió.

Avui hi ha bones raons per creure que hi ha almenys 100 milions de forats negres estel·lars a la Via Làctia, resultat del col·lapse gravitacional de les estrelles amb més de 8 masses solars al final de la seva vida. En qualsevol cas, això és el que ens explica la teoria de la evolució estel·lar i el fet que amb el progrés de l’astronomia de raigs X, durant uns 50 anys, efectivament hem detectat a la nostra galàxia candidats al títol de forat negre estel·lar. I s'encoratja cada vegada que es detecten emissions a la radiografia d’un disc d’acreció calent que envolta una estrella compacta en un sistema binari i alimentat de gas per una estrella. El primer forat negre d’aquest tipus que es detecta és famós i batejat amb el nom de Cygnus X1.

Es pot estimar la massa de forats negres estel·lars de la Via Làctia, normalment es tracta d’unes deu masses solars (entre 5 i 15 per ser una mica més precisos), que coincideix amb les estimacions procedents dels càlculs que descriuen la formació de aquests forats negres a partir d’una supernova. Entenem així la sorpresa dels astrònoms que acaben de publicar un article a la revista Nature que informava del descobriment a la nostra Galàxia d’un forat negre estel·lar amb una massa estimada, amb alguns dubtes, de (+ 11/13) 68 masses solars. 

La física dels forats negres, de Jean-Pierre Luminet. Conferència impartida al
Collège de France el novembre de 2015. © Jean-Pierre Luminet.
Recordeu triar llengua de subtitulació a la configuració del vídeo.

Es va detectar un forat negre amb el mètode de la velocitat radial

LB-1, aquest és el seu nom, forma part d’un sistema binari l’altre component del qual és una geganta blava de 8 masses solars i que es troba a uns 15.000 anys llum del Sistema Solar, tal com s’explica en un article a arXiv, pels membres de l’equip internacional que va fer la seva descoberta. És el resultat d’una campanya d’observacions realitzant mesures espectroscòpiques per tal de fer l’equivalent a les deteccions d’exoplanetes mitjançant el mètode de les velocitats radials.

Aquestes observacions es van obtenir inicialment amb el Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope, o telescopi Guo Shoujing, en resum LAMOST, un telescopi òptic xinès de quatre metres de diàmetre. A continuació, van entrar en joc altres dos grans telescopis per aclarir les dades obtingudes pels astrònoms xinesos, concretament l’Observatori Gran Telescopi Canàries del Roque de los Muchachos (La Palma), el famós Grantecan, i també amb miralls de 10 metres de diàmetre el de l’Observatori WM Keck al Mont Mauna Kea de l’illa de Hawaii.

El període orbital de LB-1 és d’uns 79 dies i tot i que no veiem directament en el camp visible el forat negre, encara s'indica la seva presència per les oscil·lacions de la seva estrella companya, fet que provoca desplaçaments per efecte Doppler espectral, com en el cas d'un exoplaneta, per exemple un Júpiter calent, al voltant de la seva estrella. De fet, aquest mètode de detecció d'un forat negre (amb els moviments d'una estrella, no per efecte Doppler) concebut com una estrella invisible ja havia estat previst per un dels precursors de fa més de dos segles. de la teoria del forat negre, el britànic John Michell. L’astrònom no sabia res d’una possible emissió en el domini dels raigs X del disc d’acreció d’un forat negre. De fet, l’astrofísica simplement no existia en aquell moment en què els investigadors només tenien els mètodes d’astrometria, i la mecànica celeste de Laplace i Lagrange per anomenar només aquests dos gegants. 

Imatge artística de l'acreció de gas en un forat negre estel·lar d'una estrella blava © Yu Jingchuan,
Planetari de Beijing, 2019. Clic per engrandir.

L’obstacle de les supernoves d'antimatèria

Fa uns anys, els astrofísics ja havien tingut algunes sorpreses a l’hora de determinar la massa de forats negres implicats en les emissions d’ones gravitacionals detectades per Virgo i Ligo. De fet, havia aparegut un enigma des de la detecció de GW150914, la primera font que va produir una ona gravitatòria directament ressaltada a la Terra gràcies a Ligo. L’anàlisi del senyal va demostrar que l’ona va resultar de la col·lisió acompanyada d’una fusió de dos forats negres que formaven un sistema binari (quant a les estimacions més probables de les masses dels dos forats negres) amb respectivament 29 i 36 masses solars. Ja en aquell moment, gairebé no es podia donar compte de forats negres tan massius mitjançant la teoria convencional de l’evolució estel·lar. Des d’aleshores, s’han proposat alguns escenaris exòtics.

En aquest cas, l’enigma sembla encara més difícil de resoldre's si creiem el que Chris Belczynski, un investigador del Centre Astronòmic Nicolaus Copernicus, declara: "El forat negre LB-1 sembla impossible d'explicar... les estrelles prou massives per formar un forat negre "monstre" de 70 masses solars haurien de ser totalment destruïdes per explosions de supernoves amb parells inestables que deixin només gas i pols, i no forats negres!".

Ho he vist aquí.

Per què es mouen les roques a la Vall de la Mort?

Clic per engrandir.

Roques que es mouen sense l’ajuda de ningú i deixen rastres dels seus moviments a l’argila: això és el que intriga i fins i tot condueix als escenaris més onírics. Bromistes extraterrestres? Potències paranormals? Armes secretes provades pels militars? El misteri de Racetrack Playa probablement té una explicació molt més senzilla.

L'indret conegut com a Racetrack Playa, una zona extremadament plana al nord-oest de Death Valley (Vall de la Mort), Califòrnia, al bell mig de les muntanyes, a gairebé 1.200 metres sobre el nivell del mar. Aquest llac està sec la majoria dels dies de l'any. Les inundacions a l’hivern o a la primavera la cobreixen des de fa temps. Des de fa un segle, ens sorprèn que aquests còdols, els més pesants pesen més de 300 kg, i a on cadascun deixa un rastre del seu lliscar, de fins a 900 metres. Moviments que ningú no ha vist mai en directe. 

Els científics creuen que tenen la clau del misteri, tal com es mostra en aquest vídeo que acompanya al post. Baixades des de les muntanyes circumdants per les esllavissades, aquestes roques es veurien empeses pels violents vents que predominen a l’hivern, i que bufen fins a 145 km/h. El sòl, argilós, seria extremadament relliscós després de les inundacions i deixa una fina capa d’aigua líquida o fins i tot una pel·lícula de gel després de les gelades nocturnes. 

Amb una força de fregament molt baixa, la força dels vents és suficient per moure les roques. Els moviments també segueixen la direcció dels vents predominants i dibuixen ziga-zagues en zones on el vent és turbulent pel terreny circumdant.

Per altra banda, aquest indret ens regala uns cels magnífics, degut a la seva transparència i manca de contaminació, per poder gaudir de la observació del cel nocturn. 

Clic per engrandir

Ho he vist aquí.

L’esclat de rajos gamma més potent mai descobert a l’univers

Clic a la imatge per engrandir.

No és cap novetat que les explosions de raigs gamma són les explosions més potents que es poden observar al nostre univers. Però, els astrònoms anuncien que han registrat ràfegues de raigs gamma amb una energia rècord.

Un cop al dia, en algun lloc del nostre univers, ocorre el que els astrònoms anomenen esclat gamma. Un flaix de fotons molt breu, però extremadament energètic. Els investigadors creuen que aquests flaixos delaten el naixement cataclísmic d'un forat negre després de col·lisions d'estrelles de neutrons o explosions de supernoves. Les explosions dels raigs gamma són les explosions més poderoses que coneixen els astrònoms. Solen alliberar més energia en pocs segons que el nostre Sol durant tota la seva vida.

Però la seva detecció continua sent delicada. Fins avui, es fa bàsicament a través de telescopis espacials. Malauradament, els seus detectors no són sensibles a rajos gamma d’energia molt elevats. I ningú no sabia realment el poderosos que podrien ser. Fins fa uns mesos, diversos equips internacionals, inclosos investigadors del CNRS, detecten finalment i de manera independent, explosions gamma d’energia extrema.

Per entendre l’energia colossal detectada pels investigadors, cal saber quee la llum visible es troba
en un rang d’energia d’uns 1 a 3 volts d’electrons. © Desy, Science Communication Lab
Recordem que a la configuració del vídeo podeu triar l'idioma dels subtítols

Un primer esclat gamma l’estiu del 2018

Alertats per observacions de dos telescopis espacials de la NASA, Swift i Fermi, astrònoms que van operar el sistema estereoscòpic d’alta energia (HESS) a Namíbia el juliol del 2018, van ser els primers a detectar (des del terra), els raigs gamma d'elevada energia d’un esdeveniment anomenat GRB 180720B i que es va produir a no menys de sis mil milions d’anys llum de la nostra Terra. Es van registrar gairebé 120 fotons amb una energia d’entre 100 i 440 GeV, (entre 100 i 440 mil milions d’electró-volts). Capturat, a més, gairebé deu hores després de l’aparició del creixement dels raigs gamma i durant una durada de dues hores.

Es va demostrar per primera vegada la presència de partícules accelerades a energies extremes en ràfegues de raigs gamma. Però també per destacar que aquestes partícules encara existeixen, o es creen, molt després de l'esclat inicial. La hipòtesi més probable és que l’explosió inicial provoca la formació d’un raig de plasma que, quan es troba amb el medi interestel·lar, s’alenteix i crea una ona de xoc que després actua com a “accelerador còsmic de partícules” .

Els investigadors creuen que les partícules carregades son desviades cap als forts camps magnètics generats per l'explosió. Després emeten l’anomenada radiació de sincrotró, similar a la radiació produïda en els acceleradors de partícules a la Terra. Per assolir els nivells d’energia detectats el juliol de 2018 pels astrònoms, els fotons de sincrotró probablement xoquen amb les partícules ràpides que els han generat, en un pas anomenat dispersió de Compton inversa.

Un dels esclats de raigs gamma de molta alta energia vistos per la xarxa de telescopis HESS.
La creu vermella indica la posició a l’inici, determinada a partir de
mesures òptiques. © Abdalla et al., HESS Collaboration

Comprendre millor aquests fenòmens extrems

Els investigadors del Telescopi de raigs gamma per emissió de radiació Cherenkov a l'atmosfera (Magic) a l'illa de La Palma (Espanya) van registrar, el gener de 2019, rajos d'una altra ràfega de ràdio gamma, anomenada GRB 190114C, i que va succeir fa prop de quatre mil milions d'anys llum de nosaltres. "Hem començat a observar l'esdeveniment només 57 segons després de la seva detecció inicial i en 20 minuts vam registrar al voltant de mil fotons d'energies entre 0,2 i 1 TeV (entre 200 i 1.000 mil milions de electró– volts). Aquests són, amb molt, els fotons més energètics descoberts mai al voltant d’un esclat gamma", afirma Cosimo Nigro, astrònom del grup Magic.

Per entendre l’origen d’aquests fotons, un tercer equip va optar per estudiar la regió mitjançant el Telescopi Espacial Hubble. Una regió en què hi ha dues galàxies en interacció. "Les nostres observacions suggereixen que l'esdeveniment es va produir al centre d'una galàxia massiva i brillant, en un entorn molt dens", diu Andrew Levan, astrònom de la Universitat Radboud (Països Baixos). "És insòlit i això podria explicar la força de l'emissió".

Més enllà d’això, els astrònoms també s’han adonat que abans mancaven aproximadament la meitat del “pressupost energètic” dels esclats de raigs gamma. Ja que a les mesures demostren que l’energia alliberada en els rajos gamma d’energia molt elevada és comparable al conjunt de la quantitat de radiació emesa a totes les energies inferiors. Un resultat qualificat pels investigadors de "notable". I què és probable que faci avançar la comprensió d’aquest tipus de fenòmens violents. Fins i tot abans de la posada en funcionament de la propera generació d’observatoris de raigs gamma, com ara el Cherenkov Telescope Array, que constarà de 100 instruments repartits en dos llocs, un a l’hemisferi nord, a La Palma, i l’altre a l’hemisferi sud, al costat del Cerro Paranal (Xile). Les seves primeres observacions, però, no haurien de produir-se abans del 2023.

Ho he vist aquí.

Catàleg Charles Messier. Objecte M61

Aquesta imatge del Hubble del centre de M61 està composta d'observacions preses en
llum visible, infraroja i ultraviolada. És la imatge més detallada que el Hubble
ha pres del nucli de la galàxia. Crèdit imatge: ESA/Hubble i NASA agraïment: Detlev Odenthal.
Clic a la imatge per engrandir.

Descoberta el 1779 per Barnabus Oriani.

Messier 61 (M61, NGC 4303) és una considerable galàxia espiral a la part més austral del Cúmul de Galàxies de la Verge.

M61 va ser descobert per Barnabus Oriani el 5 de maig de 1779 quan seguia a l'estel d'aquell any, 6 dies abans de la descoberta de Charles Messier, qui ho havia vist el mateix dia que Oriani però la va confondre amb el cometa. Messier encara la va confondre per dos nits més, fins que es va adonar que no es movia. Pel que fa a un petit nombre d'altres, a aquest objecte se li va assignar un nombre propi, H I.139, per William Herschel, qui normalment evitava donar números propis als objectes de Messier, quan ho va observar i va catalogar el 17 d'abril de 1786.

M61 és una de les galàxies més grans de el cúmul de la Verge; els seus 6 minuts d'arc de diàmetre es corresponen a uns 100.000 anys llum, similar a el diàmetre de la Via Làctia. La seva magnitud de 10 es correspon a una magnitud absoluta de -21,2.

S'han observat 7 supernoves a M61 (una d'elles incerta):

    1926A (mag. 12.8) va ser descoberta per Wolf i Reinmuth,
    1961I (mag. 13, Humason),
    1964F (mag. 12, Rosino),
    1999gn (mag. 13.4, Dimai),
    2006ov (mag. 14.8, Itagaki),
    2008in (mag. 14.3, Itagaki), i
    2014dt (mag. 13.2, Itagaki).

NED dóna els següents tipus i (valors alternatius per) màxims a: SN 1926A, tipus IIL, 14pv; SN 1961I, tipus II, 13.0; SN 1964F, tipus I, 14.0. La Supernova 1961I va aparèixer als braços de l'espiral, a uns 82" de centre, i va ser fotografiada per l'observatori Lick, veure per exemple Burnham. S'ha descobert que 3 supernoves més recents; SN 1999gn, SN 2006ov i SN 2008in, són de tipus II, mentre que SN 2014dt és de tipus Ia-pec.

Se sospitava que un altre objecte era una supernova a M61: PSN J12215513+042.816.169, descobert pel Lick Observatory Supernova Search (LOSS: Observatori LICK de Cerca de supernoves) al març de 2014, amb una magnitud de 19.0, però segueix sent feble i és més probable que hagi estat una Nova ordinària en M61.

Amb la seva setena supernova parpellejant, M61 s'ha apoderat de la marca actual del rècord que havia estat prèviament mantinguda per M83 amb 6, per liderar les estadístiques de les galàxies Messier. En el moment de redactar aquest document (desembre de 2014), es troba a dos SNE darrere de titular del rècord absolut, NGC 6946.

M61 al web del SEDS 

Índex del Catàleg Messier del blog.

El Hubble troba a Medusa al cel

Clic per engrandir.

La galàxia fotografiada en aquesta imatge del Hubble té un nom especialment evocador: la fusió de Medusa.

Sovint esmentada de forma austera al New General Catalogue com NGC 4194, no es tracta només d'una entitat, sinó de dues. Una galàxia primitiva va consumir un sistema més petit ric en gas, llançant corrents d'estrelles i pols a l'espai. Aquests rierols, vistos elevant-se des del cim de la galàxia fusionada, s'assemblen a les serps recargolades que Medusa, un monstre de la mitologia grega antiga, tenia en el seu cap en lloc de pèl, el que li dóna a l'objecte el seu intrigant nom.

La llegenda de Medusa també sostenia que qualsevol que veiés el seu rostre es transformaria en pedra. En aquest cas, podeu delectar la vostra mirada sense por al centre de la galàxia fusionada, una regió coneguda com l'ull de Medusa. Tot el gas fred que s'acumula aquí ha desencadenat un esclat de formació estel·lar, el que fa que destaqui brillantment contra el fosc teló de fons còsmic.

La fusió de Medusa està situada a uns 130 milions d'anys llum de distància a la constel·lació de l'Óssa Major.

Aquesta imatge del Hubble va ser considerada la Imatge del Dia per la NASA el 24 d'Octubre del 2019

Text original: ESA. Crèdit imatge: ESA/Hubble i NASA, A. Adamo.

Ho he vist aquí.

Catàleg Charles Messier. Objecte M60

Clic per engrandir. La galàxia el·líptica Messier 60 i la galàxia espiral NGC 4647 – Arp 116.
Crèdit imatge: NASA, ESA i the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration

Descoberta el 1779 per Johann Gottfried Koehler.

M60 és una de les galàxies el·líptiques gegants del Cúmul de Verge. Com la majoria de galàxies Messier d'aquest cúmul (situades a l'est), és l'última de la filera de tres (M58, M59 i M60) que s'aprecia en el camp visual d'un telescopi dirigit a aquesta regió de cel. A menors augments, apareix en el mateix camp visual que la galàxia M59 (25 min/arc).

La galàxia M60 va ser descoberta per Johann Gottfried Koehler l'11 d'abril de 1779 al costat de la seva veïna M59, mentre seguia el cometa d'aquest any. Un dia després, i de manera independent, va ser detectada per Barnabus Oriani, que no va advertir la galàxia M59, i quatre dies després, el 15 d'abril de 1779, per Charles Messier, qui també va descobrir la contigua M58. Messier descriu la galàxia M60 com "una mica diferent" de les galàxies M58 i M59.

A una distància de 60 milions d'anys llum, el diàmetre visible d'aquesta galàxia, de 7x6 min/arc, es correspon amb un diàmetre lineal de 120.000 anys llum. No obstant això, amb telescopis no professionals només s'aprecia la seva regió central brillant, d'un diàmetre de 4x3 min/arc. La seva magnitud aparent de 9 la converteix en una galàxia molt brillant de magnitud absoluta -22,3, que correspon a una lluminositat intrínseca de 60 milers de milions de sols, quantitat considerablement més gran que els 300 milions esmentats en l'àlbum Messier de Malles/Kreimer.

Clic per engrandir. Arp 116 amb anotacions. Aquesta imatge és un mosaic d'imatges en
llum visible e infraroja fetes per la Càmera Avançada de Sondejos del Hubble (ACS) i
la Càmera Planetària de Campo Ample 2 (WFPC2). Crèdit: NASA/ESA & Hubble.

La galàxia M60 és clarament visible amb telescopis de quatre polzades causa de la seva lànguida veïna NGC 4647, que apareix a la imatge. Aquesta peculiaritat és la causa que Halton Arp hagi inclòs a la M60 amb el número 116 en el seu Catàleg de Galàxies Peculiars (Catalogue of Peculiar Galaxies), com una galàxia "el·líptica propera i desestabilitzadora d'una galàxia espiral".

Les fotografies obtingudes amb telescopis grans, com aquesta, mostren un sistema més gran de cúmuls globulars febles; segons les llista de WE Harris, la galàxia M60 té un nombre estimat d'uns 5.100 en el seu halo.

El telescopi espacial Hubble ha investigat el nucli de la galàxia M60 i ha trobat evidències que conté un objecte central massiu d'uns dos mil milions de masses solars.

Una supernova, la SN 2004W, va ser descoberta en la M60 quan ja s'havia situat en una magnitud aparent de 18,8. Es va classificar dins del subtipus sublluminós del grup Ia. Probablement va mostrar un canvi d'intensitat en la seva lluentor uns sis mesos abans, però aquest va passar desapercebut pel fet que la M60 estava pròxima a la seva conjunció solar.

M60 al web del SEDS

Índex del Catàleg Messier del blog

Hem resolt el misteri de les estrelles hiper-ràpides?

Les estrelles hiper-ràpides es mouen de mitjana 10 vegades més ràpid que les altres estrelles de la Via Làctia. L’estudi d’una d’ellas, anomenada S5-HVS1, confirma en el seu cas la teoria proposada per explicar aquests astres atípics.

Els arqueòlegs galàctics estan intentant reconstruir la història de la Via Làctia, en primer lloc perquè és la nostra Galàxia, on van néixer les estrelles en l’origen dels elements químics que formen el Sistema Solar, el Sol i la Terra però també probablement perquè ens pot parlar dels mecanismes d’evolució d’altres galàxies.

Els astrònoms estudien els corrents gravitacionals de les estrelles, és a dir, els filaments dels estels arrencats per la gravetat de la Via Làctia de les galàxies nanes que passaven massa a prop. Existeix també una campanya d’observació de l’Hemisferi Sud anomenada Southern Stellar Stream Spectroscopic Survey (Estudi espectroscòpic del corrent Estel·lar del Sud i abreujada com a S5). Aquesta ha fet fa poc un descobriment molt interessant, en relació amb les observacions fetes amb el Rolls-Royce de les missions d’astrometria: Gaia.

Tal com expliquen els investigadors en un article d’accés públic publicat a Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, es tracta del descobriment d’una estrella d’hiper-velocitat, amb una velocitat de 6 milions de quilòmetres per hora, que supera la velocitat d’alliberament de la Via Làctia i que farà que abandoni la nostra galàxia. Anomenada S5-HVS1, es va descobrir a la constel·lació de la Grua mitjançant el Telescopi Anglo-Australià.

Una animació que mostra el principi del mecanisme Hills probablement en l'origen de
les estrelles hiper-ràpides. © James Josephides (Swinburne Astronomy Productions)

Estrelles catapultades per les forces gravitacionals d’un forat negre

Es coneixen aproximadament una vintena d’aquestes estrelles amb una velocitat de l’ordre de 1.000 km/s a ​​la Via Làctia (per refrescar la memòria; les estrelles de la nostra galàxia es mouen generalment a velocitats 10 vegades inferiors). S’han observat des del 2005 però la seva existència va ser prevista teòricament el 1988 per l’astrònom Jack G. Hills, conegut pel seu treball sobre dinàmiques estel·lars. Per explicar les velocitats atípiques d’aquestes estrelles, de fet descobertes posteriorment, l’investigador havia implicat sistemes binaris passats massa a prop de forats negres supermassius al cor de les grans galàxies.

Però fins al moment no s’havia obtingut cap indici realment sòlid de la teoria del que s’anomena mecanisme Hills, tot i que ja hi havia algunes observacions en aquest sentit. Tanmateix, S5-HVS1 passa relativament a prop del Sol a l’escala de la Via Làctia, més precisament a una distància d’uns 29.000 anys llum. Els investigadors van tenir, per tant, mesures prou bones per permetre que reconstruïssin una trajectòria passada, que condueix precisament a les afores del Sgr A*, el forat negre supermassiu de la nostra galàxia.

Els càlculs mostren que fa uns 4,8 milions d’anys, abans que aparegués l'australopitec, una estrella binària va passar massa a prop del nostre forat negre galàctic. Les forces gravitacionals van separar llavors les dues estrelles i una va ser projectada cap al medi intergalàctic, a una velocitat de l'ordre de 1.800 quilòmetres per segon inicialment, un mitjà al qual s'unirà en un futur molt proper a l'escala de temps característica d’una galàxia.

Ara hi ha, per tant, motius addicionals per creure que totes les estrelles d’hiper-velocitat de la Via Làctia troben el seu origen en el mecanisme Hills.

HE 0437-5439, l'estrella hiper-ràpida que fuig de la nostra galàxia

A prop de tres milions de quilòmetres per hora, propulsada per un efecte gravitatori, es precipita cap a l'espai intergalàctic: HE 0437-5439 és una estrella hiper-ràpida. Aquest tipus de bòlid és molt rar. N'hi han comptades 16 fins ara. El Telescopi Espacial Hubble en segueix el seu curs.

El 2005 es va descobrir la primera estrella hiper-ràpida, HE 0437-5439. Aquest descobriment el va fer Warren Brown, del Centre d’Astrofísica Harvard-Smithsonian, quan utilitzava un dels quatre telescopis de la xarxa VLT (Very Large Telescope). Des de llavors, aquest astrònom ha trobat 14 de les 16 estrelles amb hiper-velocitat conegudes fins avui en dia.

Desplaçant-se a 722 quilòmetres per segon (2,6 milions de quilòmetres per hora), HE 0437-5439 es desplaça el doble de velocitat que la velocitat necessària per alliberar-se de l’atracció gravitatòria de la nostra galàxia i tres vegades més ràpida que el Sol. Per Warren Brown, "en circumstàncies normals les estrelles no es mouen tan ràpid. Es necessita un esdeveniment excepcional per poder fer-ho". 

Ja se sabia que una supernova podria donar llum una estrella hiper-ràpida: l'expulsió de les capes exteriors de l'estrella moribunda a diversos milions de quilòmetres per hora pot no ser simètrica i provocar un efecte de reacció que propulsi l' estrella de neutrons en sentit contrari. Una situació observada a RX J0822-4300. Però per a HE 0437-5439, que ja es troba a 200.000 anys llum del centre del nostre disc galàctic, a les seves afores, Brown i el seu equip han trobat un altre accelerador.

Clic per engrandir. L’estrella hiper-ràpida HE 0437-5439 fotografiada pel Telescopi
Espacial Hubble. Crèdit: NASA/ESA/O. Gnedin/W. Brown

Un forat negre com una fona còsmica

Gràcies a les observacions dutes a terme amb el Telescopi Espacial Hubble, Brown i el seu equip van poder mesurar el moviment de l'estrella i tornar al seu punt de partida: el forat negre al centre de la nostra galàxia! Després van idear un escenari per explicar què podria haver passat: Fa cent milions d’anys, HE 0437-5439 formava un trio d’estrelles al cor de la nostra galàxia: dues en òrbita propera i una altra més lluny. Aquest última va ser absorbida quan s’acostava al forat negre central mentre un efecte gravitatori de fona impulsà les altres dues estrelles a gran velocitat. Mentre fugia del centre galàctic, la parella estel·lar continuà la seva evolució: l’estrella més massiva, convertida en geganta vermella, va acabar absorbint la seva veïna per donar com a resultat la geganta blava que actualment observem; HE 0437-5439.

Aquest escenari, que explica la posició i la velocitat actual de la estrella hiper-ràpida, també té el mèrit de resoldre un altre trencaclosques. La hipòtesi de la fusió d’una estrella binària que permet explicar la naturalesa de l’estrella observada actualment (HE 0437-5439 és un gegant blau l’esperança de vida inferior a 20 milions d’anys) i la seva edat real, almenys 100 milions d’anys. Al 2008, un altre equip d’investigadors (A. Bonanos/M. Lopez-Morales del Carnegie i els seus col·laboradors) havien imaginat un altre escenari: segons ells, HE 0437-5439 havia estat expulsat del gran núvol de Magallaes, molt més aprop d’on les abundàncies relatives de certs elements químics són comparables a la composició de l’estel hiper-ràpid.

Brown i el seu equip ara utilitzaran el Telescopi Espacial Hubble per intentar mesurar la velocitat d’altres quatre estrelles d’hiper-velocitat per deduir-ne l’origen.

Clic per engrandir. Aquesta imatge artística representa les diferents etapes de l’escenari
desenvolupat per Warren Brown i el seu equip per explicar l’evolució de l’estel
hiper-ràpid HE 0437-5439. © Nasa/ESA/A. Feild (STScI).

Descripció del gràfic:

1 Un sistema de tres estrelles es mou aprop del forat negre en el centre de la Via Làctia.

2 Una estrella cau cap al forat negre, el par binari retrocedeix i es expulsat.

3 El sistema binari deixa la galàxia

4 El binari es fusiona per a formar una esmunyedissa blava

5 L'esmunyedissa blava s'allunya de la galàxia

Ho he vist aquí

Catàleg Charles Messier. Objecte M59

Descoberta el 1779 per Johann Gottfried Koehler.

La galàxia M59 és membre del Cúmul de Virgo i una de les galàxies el·líptiques més grans d'aquest, tot i que és considerablement menys lluminosa i massiva que les grans el·líptiques M49, M60 i, sobretot, M87. És bastant aplanada: diverses fonts proporcionen valors de elipticitat de E3-E5 (el redactor estima E5, és a dir, el seu eix més llarg és aproximadament el doble del més petit, però els nostres valors per la seva dimensió són més propers a E3). A una distància de 60 milions d'anys llum, el seu eix més llarg, de 5 min/arc, és propi d'una extensió lineal de 90.000 anys llum. Segons el llistat de WE Harris, la galàxia M59 té un sistema de 1.900 (+/- 400 cúmuls globulars), una quantitat considerablement menor que la de les tres gegantes esmentades, però més gran que la de la nostra Via Làctia.

A la nostra imatge superior, la galàxia M59 és l'el·lipse elongada de la zona inferior esquerra, mentre que en el costat dret es troben la galàxia M60 i el seu acompanyant NCG 4647. A la part superior està la tot just perceptible NCG 4638, una el·lipse amb magnitud fotogràfica 12,2. Bill Arnett facilita dues imatges de la M59 en la seva col·lecció DSSM:

M59 va ser descoberta per Johann Gottfried Koehler l'11 d'abril de 1779, al costat de la galàxia propera M60, en ocasió de l'observació de l'estel d'aquell any. També examinant el cometa va descobrir Charles Messier, quatre dies després, les dues galàxies -el 15 d'abril d'aquest any- i al costat d'elles, la M58, que Koehler no havia advertit. Messier va assenyalar que la galàxia M59 era tan visible com la M58, però més feble que la M60.

Clic per engrandir. Imatge del Hubble que mostra la galàxia el·líptica Messier 59.
Aquesta imatge composta d'exposicions separades fetes per la Càmera de Camp Ampli
i Planetària 2 (WFPC2) i la Càmera Avançada de Sondejos (ACS) del Hubble.
Es van utilitzar quatre filtres per mostrejar diverses longituds d'ona. El color és el resultat d'assignar
diferents colors a cada imatge monocromàtica associada a un filtre individual.
Crèdit de la imatge: NASA/ESA/Hubble/P. Cote.

M59 al web del SEDS

Índex del Catàleg Messier del blog

Per què fa olor quan plou?

Heu sentit una olor especial després de ploure?

Per què fa olor quan plou?

És habitual, si fa temps que no ha plogut, que els primers ruixats vinguin acompanyats amb una olor característica. Moltes persones comenten que fa olor a pluja o a terra mullada. Per què passa això? I quin és el nom d'aquesta olor?

El nom que rep aquesta olor, que es produeix quan plou en sòls secs, sobretot quan fa molt de temps que no ha plogut, és petricor. Aquest terme va ser creat originalment el 1964, en anglès, per dos geòlegs australians: Isabel Joy Bear i R. G. Thomas. Va aparèixer per primera vegada a la revista Nature (993/2). Al seu article, els autors ho van descriure com "l'olor que deriva d'un oli traspuat per certes plantes durant períodes de sequera". Aquest oli queda absorbit a la superfície de les roques, principalment les sedimentàries com les argilenques, i en entrar en contacte amb la pluja són alliberats a l'aire juntament amb un altre compost: la geosmina. La geosmina és un producte metabòlic de certs actinobacteris. L'emissió d'aquests compostos és el que produeix l'aroma característica, a la qual també es pot afegir la de l'ozó, si a més a més hi ha activitat elèctrica.

En un treball posterior, Bear i Thomas (1965) van demostrar que aquests olis aromàtics retarden la germinació de les llavors i el creixement de les plantes. Això podria indicar que les plantes traspuen aquests olis amb la finalitat de protegir a les llavors, evitant que germinin en èpoques de sequera. Després de períodes de sequera en zones desèrtiques, el petricor és molt més perceptible i penetrant quan arriba el període de pluges. Per la seva complexa composició (més de 50 substàncies), el petricor no s'ha pogut sintetitzar.

El 2015, científics del MIT van fer servir càmeres d'alta velocitat per a mostrar com aquesta olor s'introdueix a l'aire. Van filmar gotes de pluja caient en 16 superfícies diferents, variant la intensitat i l'altura de la caiguda. Van descobrir que en colpejar una superfície porosa, es creen petites bombolles dins la gota. Aquestes augmenten de grandària i suren cap amunt. En arribar a la superfície, es trenquen i alliberen una "efervescència d'aerosols" a l'aire, els quals transporten l'aroma. Ho podeu veure al següent vídeo:

Vídeo produït i editat per Melanie Gonick/MIT

Fent servir càmeres d'alta velocitat, els investigadors del MIT van observar que quan una gota de pluja colpeja una superfície, atrapa petites bombolles d'aire en el punt de contacte. Com en una copa de cava, les bombolles s'eleven cap amunt i, en última instància, esclaten i s'alliberen en forma d'aerosols.

Els investigadors sospiten que en ambients naturals, els aerosols poden contenir elements aromàtics, juntament amb bacteris i virus emmagatzemats a terra. Aquests aerosols poden ser alliberats durant pluges lleugeres o moderades, i després es propaguen amb les ràfegues de vent.

Si la superfície és més porosa, augmenta el nombre de bombolles i partícules alliberades a l'atmosfera. Si la pluja és massa forta, no arriben a desplaçar-se prou. Per tant, que les olors siguen més o menys intenses, depèn de si fa temps que ha plogut i de la qualitat de la superfície i de la precipitació.

Enregistrar a alta velocitat

Els investigadors van fer fins a 600 experiments amb 28 tipus de superfície: 12 materials sintètics i 16 mostres de sòl. A més de comprar sòls comercials, Joung va prendre mostres dels tipus de sòl que hi ha als voltants del MIT i al llarg del riu Charles, a Boston (EUA), que passa pel costat del campus del MIT.

Després van construir un sistema de càmeres d'alta velocitat per capturar l'impacte de les gotes. En poder observar la caiguda d'una gota 250 vegades més a poc a poc que la seva velocitat real, les seqüències obtingudes van revelar un mecanisme que ningú havia observat fins ara: quan la gota topa amb la superfície comença a esclafar-se i, simultàniament, petites bombolles es creen en el punt de contacte amb el sòl, travessen la gota i es desprenen a l'aire. Depenent de la velocitat de caiguda de la gota i les propietats de la superfície on cau, un núvol d'“aerosols frenètics” es dispersa.

Clic per engrandir. La generació d'aerosols després de l'impacte de les gotes en un medi
porós és un procés de tres passos, que consisteix en la formació de bombolles, el creixement
de bombolles i l'esclat de les mateixes. Imatge cortesia de Youngsoo Joung

“Els anomenem frenètics perquè es poden generar centenars de gotes d'aerosol en un període curt de temps, de pocs microsegons“, explica Joung. “A més, hem descobert que es pot controlar la velocitat de generació d'aerosols depenent de les propietats del sòl i la velocitat d'impacte", afegeix.

Joung continua fent experiments similars, utilitzant superfícies impregnades amb bacteris del sòl i patògens com E. coli per observar com els contaminants es poden dispersar a causa de les pluges. En la seva investigació actual també es van dipositar tints en les superfícies i, posteriorment, van comprovar que les gotes d'aerosol dispersades eren capaces d'arrossegar-los, la qual cosa confirmaria que aquest mecanisme pot dispersar les substàncies dipositades al sòl.

“Per prevenir la transmissió de microorganismes de la natura als humans necessitem comprendre els mecanismes que fan servir. Gràcies a aquest estudi hem descobert un d'aquests mecanismes”, conclou Joung.

Ho he vist aquí

Magnífic el trànsit de Mercuri vist des de l’espai

Clic per engrandir. Crèdit. NASA/Bill Ingalls

El satèl·lit SDO, (Sigles en anglès d'Observatori de Dinàmica Solar) dedicat a l'observació contínua del Sol, no es va perdre ni un instant del trànsit de Mercuri de l'11 de novembre. Podreu veure aquí aquest poc corrent espectacle al cel, vist des de l’espai, des del principi fins al final.

El temps no va ser seré a tot arreu l'11 de novembre, mentre Mercuri va lliscar davant del Sol. Un problema que òbviament desconeixen els telescopis en òrbita al voltant de la Terra com el famós Hubble, principalment dirigit cap a objectes llunyans del cosmos o el satèl·lit SDO (Solar Dynamics Observatory), menys conegut que el Hubble, i que contínuament mira cap a l’objecte més brillant del nostre Sistema Solar: el Sol.

Un petit punt mòbil al Sol

L'observatori espacial estava, per descomptat, en primera fila per seguir aquest trànsit planetari, un fet astronòmic bastant rar, des del principi (al voltant de les 12 de la tarda UT) fins al final (18 h 08 UT). A més del mal temps, en alguns llocs, només es va poder admirar una part d'aquesta trobada de Mercuri amb el Sol, l'última abans del 2032. A més, aquest vídeo ens ofereix una esplèndida sessió de la captura.

Començant al voltant de les 12:00 i fins les 18:08 UTC de l'11 de novembre de 2019, l'Observatori
de Dinàmica Solar (SDO) de la NASA va observar com Mercuri es movia a través del Sol. SDO
observa al Sol en una varietat de longituds d'ona de llum en l'ultraviolat extrem.
Crèdit:Centre Goddard de vols espacials de la NASA/Genna Duberstein

Així, veiem passar la silueta del petit planeta rocós (2,6 vegades més petit que la Terra), lluny, a uns 60 milions de quilòmetres del Sol, el puntet fosc, davant del disc solar molt brillant. Controlant l'activitat de la nostra estrella en una àmplia gamma de longituds d'ona, SDO ha produït una àmplia varietat de seqüències sobre un mateix tema, aquí reunides juntes per obtenir un resultat captivador on contemplem, descobrim i redescobrim detalladament en detall la bellesa del nostre Sol.

Pots veure aquí, una col·lecció d'imatges del SDO del trànsit de Mercuri.

Veure més articles del blog sobre el SDO, fent un clic aquí.

Clic per engrandir. Crèdit: NASA/SDO