Clic per engrandir. Crèdit imatge: sakkmesterke, Adobe Stock
11 quilòmetres és aproximadament el radi d’una ciutat de mida mitjana. Però també és, segons investigadors alemanys, la mida d'una estrella de neutrons estàndard. Una conclusió que treuen de models teòrics i d’observacions d’una col·lisió entre dues d’elles.
1,4 vegades la massa del nostre Sol en una bola de només 11 km de radi, l’equivalent a una ciutat mitjana. És gairebé inimaginable. Tanmateix, els investigadors de l'Institut Max Planck de Física Gravitacional (Alemanya) ens diuen: el radi d'una estrella de neutrons està entre els 10,4 i els 11,9 quilòmetres! Aquesta és informació crucial per a aquells que busquen entendre com es comporta la matèria a densitats extremes.
Aquest resultat, amb una precisió notable, es el doble que en els mesuraments anteriors i aquesta és la veritable novetat aquí; els científics el van obtenir estudiant la fusió de dues estrelles de neutrons, l'agost del 2017. L'esdeveniment es va produir a la galàxia NGC 4993. És un senyal d'ones gravitacionals anomenat GW170817 i detectat per les col·laboracions de Ligo i Virgo que la van descobrir. "Les col·lisions de les estrelles de neutrons són una gran quantitat d'informació", va dir Collin Capano, autor principal de l'estudi, en un comunicat de l'Institut Max Planck.
És una mica desconcertant!. Aquesta col·lisió entre dos objectes de la mida de una ciutat es va produir fa 120 milions d’anys. Aleshores, els dinosaures encara regnaven a la nostra Terra. Va passar en una galàxia a mil milions de milers de quilòmetres de distància. I això ens dóna una visió general de què és la física subatòmica de condicions extremes.
Les col·lisions d’estrelles de neutrons, mines d’informació
A partir dels models que descriuen millor les observacions realitzades a GW170817, en el camp de les ones gravitacionals, i també de l’espectre electromagnètic, els investigadors han arribat a la mesura més precisa fins a la data del radi d’una estrella de neutrons estàndard. Una mesura que encara caldrà comparar amb l'estudi d'altres esdeveniments del mateix tipus abans que es pugui validar.
El que els treballs dels investigadors permetran, en el futur, és distingir a partir de només ones gravitacionals registrades per instruments del tipus de LIGO o VIRGO, els esdeveniments de fusió d’estrelles de neutrons dels forats negres.
Pel que fa a esdeveniments mixtes, els que involucren un forat negre i una estrella de neutrons, els investigadors del Max Planck Institute suggereixen que, en la majoria dels casos, l’estrella de neutrons serà totalment engolida pel forat negre. Només en el cas de forats negres molt petits o de rotació ràpida es pot desintegrar primer l'estrella de neutrons. I és només en aquest cas precís que seria possible per als astrònoms observar, procedents d’aquest tipus d’esdeveniments, una cosa més, a més de les ones gravitacionals.
Recordeu:
Una estrella de neutrons és un objecte increïblement compacte i el que queda de l'explosió de la supernova d'una estrella massiva. Però d’estrella, només en té el nom. No és el lloc de cap reacció nuclear. I està format per una matèria extremadament densa, rica en neutrons.
L’enorme asteroide conegut com a (52768) o 1998 OR2 passarà molt aprop nostre el 29 d’abril de 2020. Els observadors amb telescopis el veuran com una “estrerlla” en moviment lent. Gràfics, consells, i més coses per veure-ho on-line, ho trobareu aquí.
Clic per engrandir. Òrbita de l'asteroide (52768) 1998 OR2. Requereix de 3 anys i 8 mesos per orbitar al Sol. Es troba gairebé tan lluny del sol com Júpiter (a aproximadament 5 vegades la distància de la Terra al Sol). Crèdit imatge: NASA / JPL
Heu sentit la remor d’un gran asteroide que passarà a l’abril? Si? Doncs no, no tocarà el nostre planeta!. De fet, no tindrà cap efecte sobre la Terra. Tot i així, entre astrònoms professionals i aficionats s’explica l’emoció sobre el proper sobrevol de l’asteroide (52768) 1998 OR2, (l’asteroide més gran que enguany sobrevolarà la Terra, i que s’aproparà a nosaltres el 29 d’abril del 2020. Aquesta roca espacial probablement tingui almenys uns 1,8 km d'ample i potser més gran de llarg; 4,1 km. L’aproximació més propera és el 29 d’abril al voltant de les 09:56 UTC. Els observatoris professionals ja apunten els seus telescopis a l’enorme roca espacial. Els astrònoms aficionats amb telescopis més petits tindran l'oportunitat de veure'l com una "estrella" en moviment lent; si vosaltres en sou un, us donem gràfics i consells per als observadors, que trobareu en aquesta publicació, i que de ben us poden ajudar.
No tens accés a un telescopi? No hi ha cap problema. El Projecte del Telescopi Virtual de Roma acollirà una visualització pública en línia gratuïta de l’asteroide el 28 d’abril de 2020.
El Projecte del Telescopi Virtual presentarà una visualització en línia de l'asteroide potencialment perillós (52768) 1998 OR2 el 28 d'abril de 2020. A mesura que s'acosta el temps, comproveu aquesta pàgina per obtenir més detalls. Crèdit imatge: Gianluca Masi/Virtual Telescope Project.
Deixem absolutament clar que no hi ha possibilitat de xoc entre aquest asteroide i la Terra. L'asteroid (52768) 1998 OR2 passarà a uns 6 milions de km, o aproximadament 16 vegades la distància Terra-Lluna. És cert que l'objecte es classifica com un asteroide potencialment perillós. El Centre d'objectes propers a la terra defineix aquest objecte com un que s'apropa tan a la Terra com: 0,05 UA o una mica menys [aproximadament 19,5 distàncies lunars] i una magnitud absoluta de 22,0 o menys.
En altres paraules, aquests objectes són raonablement propers i raonablement grans. I cal dir que hi ha un munt d'objectes com aquest! Viquipèdia n'enumera 22 dels més grans aquí. Les darreres dècades han revelat que cada cop hi ha més asteroides orbitant el sol, tal com mostra el vídeo següent del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, no us espanteu!.
Aquesta animació representa un mapa de l'increment de tots els asteroides coneguts en el sistema solar entre l'1 de gener de 1999 i el 31 de gener de 2018. El blau representa els asteroides propers a la Terra. El taronja representa els asteroides en el cinturó principal entre les òrbites de Mart i Júpiter. Per a més informació sobre com la NASA rastreja i estudia els asteroides i cometes, visiteu aquesta pàgina.
No es coneix que cap dels 22 asteroides potencialment perillosos enumerats per Viquipèdia estigués en un curs de col·lisió amb la Terra en el futur previsible. De fet, cap dels asteroides del vídeo anterior se sap que està en un camí de col·lisió. De la mateixa manera, l'asteroide (52768) 1998 OR2 no està en un camí de col·lisió amb la Terra ni ara, ni en cap altra moment. L’òrbita d’aquest asteroide és coneguda per almenys els propers 200 anys. La seva aproximació més propera a la Terra en aquest segle i el següent tindrà lloc el 2079, quan s’enfonsarà fins a aproximadament un milió de milles de la Terra (encara quatre vegades més lluny que la Lluna). El del 2079 quan passi aprop de la Terra encara serà un gran esdeveniment. L'Asteroid (52768) 1998 OR2 és el més conegut de tots els grans objectes propers a la Terra que passara a menys de cinc vegades la distància de la Lluna Terra durant els dos propers segles.
Els astrònoms de l’Observatori d’Arecibo a Puerto Rico estudiaran l’asteroide (52768) 1998 OR2 del 8 al 24 d’abril de 2020, ja que la roca espacial viatja per l’espai a 31.320 km /h).
Les imatges de radar d’alta resolució que s’obtindran d’Arecibo han de proporcionar als científics una estimació millor de la mida i la forma de la roca espacial.
Clic per engrandir. Els astrònoms amb telescopis de mida raonable ja capturen imatges de l’asteroide (52768) 1998 OR2. El 6 de març del 2020, la imatge de l’asteroide prové d’una sola exposició de 30 segons, presa a distància amb Elena, un telescopi robòtic de 17 polzades. En el moment de la imatge, (52768) 1998 OR2 es trobava a uns 36 milions de km de la Terra. A la més propera a finals d’abril, es trobarà a uns 6,4 milions de km. Crèdit imatge: Gianluca Masi / Virtual Telescope Project.
Com veure l'asteroide (52768) 1998 OR2 amb un petit telescopi
Durant el pas del mes d'abril de 2020, aquest asteroide en cap moment serà prou brillant com per a veure'l a ull nu. Tot i això, es calcula que assolirà una magnitud visual de 10 a 11, cosa que significa que els observadors amb telescopis d’almenys 6 polzades o 8 polzades (el nombre indica la mida del mirall primari) veuran l’asteroide (molt lentament) en moviment, pel davant de les estrelles!
Els entusiastes del cel poden utilitzar inicialment un ocular de gran angular (32 mm o 35 mm) per apuntar el telescopi cap a una estrella de referència del camí de l’asteroide (gràfics a sota). Després d’assegurar-se que l’instrument apunta cap al lloc correcte al cel, es recomana un ocular de 26 mm o 27 mm per detectar el moviment lent de l’asteroide. Podeu senyalar el camp de la estrella i veure l'objecte que es mou durant un període d'entre 10 i 15 minuts. Sí, aquesta és la roca espacial.
Clic per engrandir. Aquesta il·lustració mostra la ubicació de l’asteroide (52768) 1998 OR2 la nit del 24 d’abril de 2020 cap a les 23:45 hora central dels USA. Il·lustració d’Eddie Irizarry amb Stellarium.
El 24 d’abril de 2020 a les 23:45 hora central USA, els observadors que utilitzen petits telescopis informatitzats poden apuntar els seus instruments cap a aquestes estrelles de referència, per observar l’asteroide (52768) 1998 OR2. Compareu les vistes 10 o 15 minuts després per detectar una estrella aparent que ha canviat de posició. Il·lustració d’Eddie Irizarry amb Stellarium.
Hi haurà aproximacions més properes d'asteroides en un futur, inclús Apophis, que encara que sigui més petit, passarà molt a prop de la Terra el 2029. Una altra roca espacial més gran de 3 km. d'ample, designada com a asteroide (415029) 2011 UL21 passarà lleugerament més lluny que (52768) 1998 OR2 el juny de 2024.
Però el pròxim vol de l’asteroide d'abril del 2020 (52768) 1998 OR2 és l’aproximació més significativa d’un asteroide fins al 2027, ja que un altre enorme asteroide conegut com (4953) 1990 MU passarà amb seguretat aprop de la Terra a 12 distàncies lunars.
Els astrònoms van descobrir l'asteroide (52768) 1998 OR2 el 24 de juliol de 1998, des de l'Observatori Haleakala, Hawaii.
Clic per engrandir: Teniu un telescopi Go-To? Apunteu el vostre instrument a l'estrella HIP 48674 el 25 d'abril de 2020 a les 22:00 hora central per trobar l'enorme asteroide, que apareixerà com una estrella en moviment lent. Per veure el seu moviment, compara les visualitzacions entre uns 10 i 15 minuts. Il·lustració d’Eddie Irizarry amb Stellarium.
Clic per engrandir. Ubicació de l'asteroide (52768) 1998 OR2 la nit del 27 d'abril de 2020. La roca espacial passa a prop de l'estrella HIP 50745 al voltant de les 21:15h hora central USA. Il·lustració d’Eddie Irizarry amb Stellarium.
Ubicació de l’asteroide (52768) 1998 OR2 al voltant de les nits de major aproximació (28-29 d’abril de 2020). Cap al sud, tal com es veu des del centre dels Estats Units. Il·lustració d'Eddie Irizarry amb Stellarium.
Horari de l'espectacle: El 29 d'abril de 2020, al voltant de la seva major aproximació a la Terra, l'asteroide (52768) 1998 OR2 passarà a prop de la galàxia NGC 3463 i l'estrella HIP 53416. Al voltant de les 21.30 pm Hora central USA, apunta el teu petit telescopi informatitzat a aquests objectes de referència. Compareu les vistes entre 10 i 15 minuts després per detectar l'aparent "estrella" que ha canviat de posició. Això és l'asteroide. Il·lustració d’Eddie Irizarry amb Stellarium.
Clic per engrandir. El 30 d'abril de 2020 a les 21:30 l'asteroide (52768) 1998 OR2 està situat a prop de les estrelles HIP 54875 i 55201. Utilitzeu un telescopi GoTo per localitzar aquestes estrelles de referència per poder localitzar l'asteroide en moviment lent. Il·lustració d’Eddie Irizarry amb Stellarium.
En resum: L'enorme asteroide conegut com a (52768) 1998 OR2 passarà més a prop de la Terra el 29 d'abril de 2020. Els observadors que utilitzin els telescopis el veuran com una "estrella" en moviment lent.
Per veure dades 1998 OR2 sobre Paràmetres físics, detalls orbitals, etc... del JPL (Dinàmica del Sistema Solar), feu un clic aquí.
"A l'espai, ningú no us escoltarà cridar". És la frase, tan famosa com realista, de la pel·lícula Alien. De fet, el so no es pot propagar en el quasi-buit interestel·lar.
La llum és el que anomenem "ona electromagnètica". Es pot estendre fins i tot al buit. El so, en canvi, és una ona mecànica. Una mica com una ona a la superfície de l’aigua; es propaga gradualment.
L’ona sonora i el soroll a l’espai
L’ona sonora necessita, per tant, que la matèria es pugui propagar per una successió de compressions i dilatacions de l’entorn on es produeix. Aquest medi pot ser sòlid i líquid o gasós.
Propagació, velocitat del so i densitat de la matèria
A l’espai interestel·lar, la densitat de la matèria és molt baixa (de l’ordre d’una partícula per centímetre cúbic enfront d’unes 1020 partícules per centímetre cúbic a la Terra), perquè el so sigui capaç de ser suportat i propagat. Aquesta és la raó per la qual no es pot escoltar cap so a l’espai. Blaise Pascal parlava adequadament del "silenci etern dels espais infinits".
També cal destacar que com més dens és un cos, més ràpid permet la propagació del so. Així, a l’aire, la velocitat del so és d’uns 340 metres per segon (m/s), a l’aigua puja a uns 1.500 m/s i a l’acer arriba als 5 km/s!
Tots els sons que podeu escoltar a les pel·lícules de Ciència-Ficció, son evidentment això, ficció. Ni propulsors ni explosions poden ser escoltats, i llavors quin avorriment de pel·lícules!. Així que deixem pas a les llicències cinematogràfiques!.
Clic per engrandir. Crèdit imatge: Ken Crawford (Rancho Del Sol Obs.)
Descoberta per Pierre Méchain en 1780.
La Nebulosa Planetària M76 va ser descoberta per Pierre Méchain el 5 de setembre de 1780, qui ho va reportar a Charles Messier, que la va observar el 21 d'octubre del mateix any, i va determinar la seva posició i afegir al seu catàleg. Mentre Méchain creia que era una nebulosa sense estrelles, Messier va pensar que estava composta per petites estrelles amb una mica de nebulositat, probablement distorsionades per estrelles anteriors i posteriors. Lord Rosse erròniament sospitava haver detectat alguna estructura espiral en aquesta nebulosa. En 1866, William Huggins el pioner de l'espectroscòpia, va descobrir que el seu espectre era gasós, mostrant línies de Nebuli. El pioner astrofotògraf Isaac Roberts va trobar que no és una doble, sinó una nebulosa senzilla, i va ser el primer a sospitar que vista de costat podia tenir un gran anell. El 1918 Heber D. Curtis la va classificar correctament per vegada primera com nebulosa planetària.
M76 està entre els objectes més febles del catàleg. També és coneguda amb els noms de Nebulosa Dumbbell petita (el més comú), Nebulosa de Suro, Nebulosa Papallona i Nebulosa Barbell, i se li han donat dos nombres NGC ja que es pensava que era una nebulosa doble amb dos components en contacte, una hipòtesi recolzada per William Herschel, qui va numerar el "segon component" com HI 193 el 12 de novembre de 1787. NGC 651 és la part nord-est de la nebulosa.
L'aspecte de M76 recorda en algun grau el de la Nebulosa Dumbbell M27. Molt probablement el cos principal (la barrera) és un anell brillant i gairebé el·líptic que veiem gairebé de costat, a només uns pocs graus del seu pla equatorial. Aquest anell sembla expandir-se a uns 42 km/seg. Al llarg del seu eix perpendicular a aquest pla, el gas s'expandeix significativament més ràpid formant la brillantor de la superfície inferior de les "ales" de la papallona.
Mentre que la part brillant de la nebulosa és d'uns 65 segons d'arc de diàmetre (més exactament, el cos en té 42x87, i les ales 157x 87), aquesta nebulosa està envoltada per un feble halo que cobreix una regió de 290 segons d'arc de diàmetre (Millikan, 1974); aquest material va ser possiblement ejectat en forma de vents estel·lars des de l'estel central quan encara estava en la fase de Gegant Vermella. Avui l'estrella central té una magnitud aparent de 16,6 i una elevada temperatura de 60.000 ºK, que probablement es refredarà com una nana blanca durant els propers deu mil milions de anys.
Com passa sovint amb les nebuloses planetàries, la magnitud aparent de M76 és major a la vista (9.6 segons estimació personal de Don Machholz, 10.1 segons Hynes; magnitud que l'autor pensa que està més ajustada a la realitat, que fotogràficament (moltes fonts coincideixen en una magnitud 12,2 quan s'estima fotogràficament). Això és degut al fet que la major part de la llum "visual" s'emet en una línia espectral, la línia prohibida verda de 5007 Angstrom de l'oxigen doblement ionitzat (O III)
Com és usual per les Nebuloses planetàries, la distància és coneguda pitjor, amb estimacions entre 1.700 i 15.000 anys llum (l'últim valor és de l'Universe de Kaufmann; Kenneth Glyn Jones dona un valor de 8.200). Com a conseqüència, les dimensions reals de la barra estan entre 0.34x0.72 i 3.1x6.4 anys llum, mentre que les ales s'estenen a entre 1,3 i 11,3, i el feble halo arriba fins a entre 2,4 i 21 anys llum (els nostres 3.400 anys llum de distància generen unes dimensions de 0.68x1.44, 2.6, i 4.8 anys llum respectivament, mentre que amb la distància de Kenneth Glyn Jones, la barra és de 1.7x3.5, les ales de 6.2, i les extensions fins 11.5 anys llum).
Hi ha un nou candidat per al títol de "exoplaneta més exòtic".
La corona pot haver descansat per un temps al cap de HD189733 b, un món alienígena blau cobalt on la pluja de vidre fos assota de costat a través de l'aire fins a 5.400 mph (8.790 km/h). Però un nou estudi informa que la pluja de ferro probablement cau a través de l'aire espès i turbulent de WASP-76b, un estrany "Júpiter ultra calent" que es troba a uns 640 anys llum del Sol, a la constel·lació dels Peixos.
WASP-76b es mou al voltant de la seva estrella amfitriona un cop cada 1,8 dies terrestres, una òrbita tan estreta que el planeta gasós està "travat per la marea", mostrant sempre a l'estrella la mateixa cara. Les temperatures en aquest costat del dia pugen a més de 2.400 graus centígrads (4.350 graus Fahrenheit), prou calent com per vaporitzar els metalls, mentre que el costat de la nit és molt més fred (però tot i així ridícul) 2.730 graus Fahrenheit (1.500 C), van dir els investigadors.
Podeu triar els idiomes dels subtítols a la configuració del vídeo. WASP 76B és un exoplaneta acabat de descobrir que ha estat estudiat pels astrònoms utilitzant l'espectroscòpia i han après que WASP 76B és un dels exoplanetes més estranys que hem vist. És un Júpiter calent amb un any que dura menys de dos dies i temperatures tan calentes que el ferro fos cau del cel.
"Aquests són probablement els climes més extrems que podríem trobar en un planeta", va dir l'autor principal de l'estudi David Ehrenreich, professor associat d'astronomia a la Universitat de Ginebra a Suïssa.
"Hem d'ampliar la nostra comprensió del que és un clima, el que és una atmosfera planetària, per entendre aquest objecte", va dir Ehrenreich a Space.com.
WASP-76b va ser descobert el 2013. El planeta alienígena és tan massiu com Júpiter, però gairebé el doble d'ample, probablement perquè les càrregues de radiació massiva que l'exoplaneta rep de la seva estrella amfitriona inflen la seva atmosfera considerablement. (I una nota ràpida sobre la distància de l'objecte: Algunes fonts diuen que WASP-76 b està a uns 390 anys llum de distància, però aquest nombre és inexacte, va dir Ehrenreich. Ell i els seus col·legues van calcular la distància de WASP-76b usant dades de la ultraprecisa nau espacial europea de mapes estel·lars Gaia).
Per al nou estudi, els investigadors van estudiar WASP-76b usant l'espectógraf Echelle per Exoplanetes Rocosos i Observacions Espectroscòpiques Estables (ESPRESSO), un instrument instal·lat al Telescopi Molt Gran (VLT) de l'Observatori Europeu Austral a Xile.
ESPRESSO va detectar una forta signatura de vapor de ferro a la frontera "vespertina" que separa el costat diürn de WASP-76b del seu costat nocturn. Però no es va detectar tal signatura a la frontera "matutina" a l'altre costat de la planeta, on el costat nocturn es fon amb el dia.
"Alguna cosa ha d'estar succeint a la part nocturna que fa que el ferro desaparegui", va dir Ehrenreich.
La millor explicació, va afegir, és que els vents i la rotació de WASP-76 b porten el ferro vaporitzat de la banda del dia a la banda de la nit. La part de nit és prou freda com perquè el vapor de ferro es condensi en núvols, que després llancen la pluja a l'aire. Aquesta pluja podria consistir en compostos com el sulfur de ferro o l'hidrur de ferro.
Però, "donades les condicions, el més probable és que el ferro es condensi en gotetes líquides de ferro pur", va dir Ehrenreich. (Aquesta pluja de ferro probablement finalment torna a la vida quotidiana a través de la circulació atmosfèrica, perpetuant el cicle, va afegir).
I aquesta pluja probablement no està esquitxant en una suau boirina, perquè la gran disparitat de temperatura entre les dues meitats de WASP-76 b genera vents d'una ferocitat sorprenent. El ferro en l'aire diürn del planeta, per exemple, es precipita cap al costat de la nit a uns 18.000 km/h, va dir Ehrenreich.
El costat diürn de l'exoplaneta Júpiter ultracalent WASP-76b pot estar molt més inflat que el costat nocturn a causa de les altes càrregues de calor. Els límits entre aquests dos hemisferis podrien tenir grans núvols que farien caure gotes de ferro sobre qualsevol turista prou valent i fort com per visitar aquest exòtic món. (Crèdit de la imatge: Frederik Peeters).
L'exotisme de WASP-76 b no acaba aquí. L'atmosfera diürna pot estar molt més inflada que la nocturna causa de les majors càrregues de calor, van dir els investigadors. Així que les fronteres de la "nit" i del matí" entre els dos hemisferis podrien estar marcades per núvols imponents que cauen de la llum cap a la foscor.
"I el plugim d'aquesta tardor no serien gotetes d'aigua sinó gotes de ferro", va dir Ehrenreich.
"La bogeria de WASP-76b té alguna cosa més que unes atractives qualitats espectaculars. La nova informació sobre aquest estrany exoplaneta hauria d'ajudar als científics a refinar i provar els models de clima i circulació global, la qual cosa portaria a una millor comprensió de les atmosferes exoplanetaries en general", va dir Ehrenreich. I WASP-76b també serveix com un recordatori convincent perquè els investigadors mantinguin una ment oberta, perquè la naturalesa produeix una diversitat vertiginosa de mons.
"Els exoplanetes són un veritable tresor ple de sorpreses", va dir Ehrenreich. "Com més busques, més trobes".
Ell i els seus col·legues pretenen desenterrar més sorpreses d'aquest tipus. Els nous resultats, que es van publicar en línia l'onze de març a la revista Nature, provenen de les primeres observacions científiques realitzades amb ESPRESSO, al setembre de 2018. Els investigadors estan ara duent a terme un ampli estudi de les atmosferes dels exoplanetes utilitzant ESPRESSO, que podria revelar si WASP-76b és un atípic o un membre d'una classe molt estranya de mons.
"El que tenim ara és una forma totalment nova de rastrejar el clima dels exoplanetes més extrems", va dir Ehrenreich en un comunicat.
Els astrònoms, fent servir les dades de l'Observatori de Raigs X Chandra de la NASA i altres telescopis, han elaborat un mapa detallat d'una rara col·lisió entre quatre cúmuls de galàxies. Eventualment els quatre cúmuls, cadascun amb una massa de al menys diversos centenars de bilions de vegades la de el Sol, es fusionaran per formar un dels objectes més massius de l'univers.
Crèdit imatges; Raig X: NASA/CXC/SAO/G.Schellenberger et al.; Òptica: SDSS
Els cúmuls de galàxies són les estructures més grans del cosmos que es mantenen unides per la gravetat. Els cúmuls consisteixen en centenars o fins i tot milers de galàxies incrustades en el gas calent, i contenen una quantitat encara més gran de matèria fosca invisible. De vegades dos cúmuls de galàxies xoquen, com en el cas del Cúmul Bala, i ocasionalment més de dos col·lisionaran al mateix temps.
Les noves observacions mostren una mega-estructura que està sent acoblada en un sistema anomenat Abell 1758, situat a uns 3.000 milions d'anys llum de la Terra. Conté dos parells de cúmuls de galàxies en col·lisió que es dirigeixen l'un cap a l'altre. Els científics van reconèixer per primera vegada a Abell 1758 com un sistema de cúmuls quàdruples de galàxies en 2004, utilitzant dades del Chandra i del XMM-Newton, un satèl·lit operat per l'Agència Espacial Europea (ESA).
Cada parell de sistema conté dos cúmuls de galàxies que estan en camí de fusionar-se. En el parell nord (a dalt) que es veu en la imatge composta, els centres de cada cúmul ja han passat l'un per l'altre una vegada, fa uns 300 a 400 milions d'anys, i eventualment tornaran a girar. El parell de sud, a la part inferior de la imatge, té dos cúmuls que estan a prop d'apropar l'un a l'altre per primera vegada.
La NASA va considerar aquesta imatge el 28 de febrer de 2020 com la imatge del dia.
A la il·lustració, una galàxia com les moltes que conté el nostre Univers. Però sorprèn la galàxia “ultra massiva” que els astrònoms de la Universitat de Califòrnia a Riverside (EUA) han descobert recentment en la joventut de l’univers. Crèdit: Yuriy Mazur, Adobe Stock
XMM-2599, és al nostre univers el que James Dean era al cinema. Un monstre de galàxia que va viure intensament abans de morir en la flor de la vida. Per què? Els astrònoms no s'ho expliquen encara.
L'Observatori WM Keck es troba al Mont Mauna Kea, a Hawaii. Està equipat amb un potent espectrògraf d’infrarojos, anomenat MOSFIRE (per a Espectrògraf multiusos per a exploració d’infrarojos). És gràcies a ell que els astrònoms han descobert, a uns 12 mil milions d’anys llum de la nostra Terra, una galàxia monstre inusual: XMM-2599.
"Abans que el nostre univers arribés fins i tot als 2.000 milions d’anys, XMM-2599 ja havia format una massa de més de 300 mil milions de Sols. Què la classifica entre les galàxies “ultra massives”", explica Benjamin Forest, investigador, en un comunicat de la Universitat de Califòrnia a Riverside (Estats Units). "Encara més destacable, mostrem que aquesta galàxia va formar estrelles frenèticament quan l'univers tenia menys de mil milions d'anys per tornar-se completament inactiva fins i tot abans d'arribar als 1.800 milions d'anys".
Durant el seu pic d’activitat, la galàxia XMM-2599 formava més de 1.000 masses solars a l’any. La Via Làctia no forma més d’una estrella a l’any. Tot i que aquest tipus de galàxia “ultra-massiva” és rara, els models prediuen la seva existència. Però també prediuen que, en aquest moment de la vida del nostre Univers, encara haurien de formar estrelles activament. Per què XMM-2599 va deixar de crear estrelles tan aviat, segueix sent un misteri.
Obtenint més informació sobre l'evolució d'aquesta galàxia "super-massiva"
Per als astrònoms de la Universitat de Califòrnia, la galàxia podria ser el descendent d'una població de galàxies polsegoses. Galàxies descobertes recentment pels moderns telescopis d’infrarojos, extremadament llunyanes, i velles, i que formen estrelles a un ritme frenètic.
Els astrònoms de la Universitat de Califòrnia han observat XMM-2599 en la seva fase inactiva i ignoren el que pot haver esdevingut. Però suposen que és avui l’element central d’un dels cúmuls més brillants i massius de galàxies de l’univers local. Tot i que també pot continuar evolucionant per si sol. O que la veritat pot estar en algun lloc entre aquests dos extrems.
Per respondre a aquestes preguntes sense resposta, de moment, els investigadors de la Universitat de Califòrnia van obtenir un temps extra d’observació amb MOSFIRE. Un temps que pretenen fer servir per entendre finalment com es formen les galàxies monstre i després morir.
Clic per engrandir. Els investigadors proposen un escenari per explicar la matèria fosca basada no només en la física de les partícules conegudes, sinó a partir d’una partícula, un hexaquark!. Crèdit Imatge: Illustris Project
Un exòtic hadró, format per sis quarks, ja havia estat considerat per Freeman Dyson al 1964. Després del seu probable descobriment fa uns anys, dos físics suggereixen que cúmuls d'aquests hadrons en forma de condensat de Bose-Einstein deixat pel Big Bang podrien donar informació sobre la matèria fosca.
Probablement és la moda del moment sobre la matèria fosca i es basa en un document a priori força seriós des que va ser publicat a Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics i que per tant va ser examinat per alguns experts companys dels autors de l'article, dos físics que treballen a la Universitat de York al nord d'Anglaterra, Mikhail Bashkanov i Daniel Watts.
Tal com expliquen els dos investigadors a l’article disponible en accés gratuït a arXiv, proposen un escenari per explicar la matèria fosca basat no només en la física de partícules coneguda, sinó a partir d’una partícula que tenim de fet, fa uns anys i que es destaca en els laboratoris terrestres, un hadrò exòtic que conté sis quarks.
La idea és, doncs, probablement més atractiva per als que no els agrada postular l’existència de noves partícules a partir d'una nova física, de les quals encara malauradament no veiem cap rastre en acceleradors o detectors a l’espai com el AMS o enterrats com a Xenon1T.
Interpretació artística d'un hexaquark del tipus dibarió. Hi ha dos quarks constituents per cadascuna de les tres càrregues de color.
Aquest “hexaquark” va ser batejat com a d*(2380), però sobretot, el seu descobriment va confirmar una predicció teòrica feta el 1964 pel llegendari Freeman Dyson amb el seu col·lega Nguyen-Huu Xuong, pocs mesos després que George Zweig i Murray Gell-Mann publiquessin la seva teoria del quark. Malauradament Freeman Dyson acaba de morir i per tant hauria estat interessant saber què pensava de les idees que van presentar Mikhail Bashkanov i Daniel Watts.
Bose-Einstein es condensa a partir d'un hadró exòtic
Recordem que els barions són partícules compostes per tres quarks, com el protó i el neutró, mentre que els mesons estan compostos per un quark i un antiquark. De fet, d*(2380) podria ser més aviat un dibarió, és a dir una mena d'estat lligat de dos barions ja que dos àtoms poden formar una molècula.
Recordem també que postulem l’existència de la matèria fosca perquè les estrelles dins les galàxies i les galàxies en cúmuls de galàxies tenen velocitats massa elevades que semblen trair, després de milers de milions d’anys, l’existència d'una distribució de massa superior a la de les estrelles o del gas i que sabem, per diverses raons, que aquesta distribució de masses que no irradia no pot estar formada per protons i neutrons, per tant, barions del Big Bang. Les partícules que constitueixen la matèria fosca han de ser especialment estables. Tot i això, d*(2380) és molt inestable, es desintegra molt ràpidament, cosa que a priori l’exclou com a candidat al títol de partícula de matèria fosca.
Però sembla que Mikhail Bashkanov i Daniel Watts han trobat una sortida. Els seus càlculs suggereixen que quan un gran nombre de d*(2380) estan presents i formen una espècie de gas, poden unir-se per donar el que s’anomena condensat de Bose-Einstein. De fet, un estat quàntic col·lectiu d’un gas de partícules previst per Albert Einstein el 1925, basat en el treball de Satyendra Nath Bose, i que va ser posat en evidència el 1995 per Eric Cornell i Carl Wieman, un descobriment que els hi va valer el Premi Nobel de Física el 2001.
Un condensat de Bose-Einstein de d*(2380) seria prou estable segons ells per constituir una partícula de matèria fosca. Es mantindria fins a una mida de l'ordre d'un àtom, per tant un Ångström, i podria pesar fins a uns quants grams. És possible una àmplia gamma de mides i masses i d'una quantitat suficient d’aquestes gotes de condensat BE, formades per un gran nombre d’hexaquarks (d’uns quants milers a pocs milions), podria haver estat produida pel Big Bang donant informació de la quantitat de matèria fosca observada, sempre segons els càlculs dels investigadors. Serien vestigis de la transició de fase després d’haver passat el quagma (el plasma de quarks i gluons lliures) a gotes de líquid hadrònic, és a dir els protons i els neutrons després que l’Univers s'hagués suficientment refredat en el moment del Big Bang.
Excepte que hi hagi captura, aquests condensats haurien de ser molt, molt fortament carregats positivament, per tant, irradien copiosament llum quan són accelerats en els raigs còsmics, per exemple. Per tant, un condensat de d*(2380) NO és matèria fosca ... tret que s’envolti d'altres partícules carregades negativament (antiprotons, electrons?) Per formar un estat lligat i neutre com un àtom.
Una variació sobre el tema de "quark nuggets"
Això és el que postulen Mikhail Bashkanov i Daniel Watts, però òbviament fa que la seva hipòtesi sigui més complicada i, per tant, menys creïble. Tanmateix, formant l’anàleg d’un àtom amb electrons molt fortament lligat a un nucli molt pesat i molt carregat positivament, podria tenir línies d’emissions exòtiques detectables, cosa que faria que la matèria fosca no fos completament fosca i obriria una possible finestra d’observació per provar l’escenari dels dos físics.
De fet, ens trobem davant d’una variant de les teories plantejades des del començament dels anys vuitanta per explicar l’existència de la matèria fosca a partir de cúmuls de quarks, en particular a les obres del 1984 d’Edward Witten, el gran teòric de les supercordes i guanyador de la medalla Fields en matemàtiques, que va conduir al que s’anomenen quark nuggets o estranyets. En aquest cas, eren grups de moltíssims quarks formats per un terç de quarks u, un altre de quarks d i finalment un darrer terç de quarks estranyets, que tornaria a ser estable però carregats positivament i, per tant, haurien d’envoltar-se, per exemple, d’electrons per ser neutres. Witten també creia que es podrien haver creat grans quantitats d’estranys al principi de la història de l’Univers observable, quan es va refredar prou perquè el quagma es condensés en hadrons.
Hem buscat aquests estranyets en experiments d’acceleradors, sense èxit fins ara. Es podien observar en forma de nuclis molt pesats amb una càrrega elèctrica dèbil en els productes de les col·lisions. Podem pensar que és possible una troballa similar amb els condensats de d*(2380), suposant que existeixen ...
Clic per engrandir. Crèdit de la imatge: NASA, ESA, STScI, and G. Piotto (Università degli Studi di Padova) and E. Noyola (Max Planck Institut für extraterrestrische Physik)
Descobert el 1780 per Pierre Méchain.
Després del seu descobriment en la nit del 27 al 28 d'Agost de 1780 per Pierre Méchain, el cúmul globular M75 va ser observat per Charles Messier el 5 i el 18 d'Octubre de 1780, i afegit al seu catàleg després d'obtenir-ne una posició. William Herschel el va resoldre en estrelles al 1784 i el va descriure com una "miniatura de M3".
A una distància d'uns 67.500 anys llum, M75 és un dels cúmuls globulars de Messier més remots, situant-se fins i tot més enllà de Centre Galàctic (del què es troba a 47.600 anys llum). Algunes fonts donen fins i tot distàncies més grans, fins a més de 100.000 anys llum! (Per exemple, Burnham en dona 95.000) Això podria fer-lo el globular de Messier més remot, i l'objecte galàctic de Messier més remot de tots. Però la base de dades de WE Harris el té amb 67.500 anys llum, valor que adoptem aquí.
M75 és un dels globulars més compactes i concentrats, classificat com de classe I. A causa d'això i de la seva distància, es requereixen grans telescopis per resoldre-ho en estrelles. El seu diàmetre angular de 6,6' es correspon a una extensió lineal de força més de 130 anys llum, i és de gran lluminositat, potser unes 180.000 vegades la de el Sol (magnitud -8.55).
Al gener, els investigadors van anunciar que havien observat per primera vegada la creació d'un enllaç químic. Ara, altres físics revelen que han aconseguit mantenir els àtoms al seu lloc. I després, van ser testimonis d’interaccions desconegudes entre ells.
Làsers, miralls, una cambra de buit, microscopis. Molt temps, energia i experiència. Això és el necessari per als físics de la Universitat d'Otago al Canadà, per aconseguir per primera vegada, mantenir els àtoms individuals al seu lloc; Àtoms de Rubidi (Rb). Una oportunitat única per estudiar interaccions atòmiques complexes mai observades abans.
Els investigadors han atrapat tres àtoms refredats a una temperatura una mica per sobre del zero absolut. Aleshores van poder apropar-los lentament els uns als altres i observar el seu comportament. Dos dels àtoms es van fusionar per formar una molècula. Però els tres àtoms van guanyar energia a través de la reacció. Dos àtoms sols no poden formar una molècula, se'n necessiten almenys tres, afirma el físic Marvin Weyland, en un comunicat de la Universitat d'Otago. Per primera vegada, hem pogut estudiar aquest procés de forma aïllada. Van aparèixer resultats que no havíem observat amb un gran nombre d’àtoms.
Els investigadors tenen ara més informació sobre com els àtoms xoquen i reaccionen els uns amb els altres de manera individual. Podem imaginar que aviat es podran acoblar i controlar molècules úniques, per construir en un futur tecnologies a escala atòmica.
El que els físics de la Universitat d'Otago han observat és que es triga més temps del previst per formar una molècula. Tenen algunes idees dels mecanismes que podrien explicar aquesta sortida de les teories establertes. Una interacció subtil entre les forces atòmiques i la manera en què els investigadors tenen àtoms aïllats. Però es necessitaran més experiments i més càlculs per entendre completament el fenomen.
