En un esforç per descobrir el secret de l'energia fosca, un telescopi observa . . .

En un esforç per descobrir el secret de l'energia fosca, un telescopi observa els dracs lluitadors d'Ara OB1.

Clic a la imatge per engrandir. La nebulosa "Dracs lluitadors d'Ara" en un gran núvol molecular. Crèdit: Dark Energy Survey (Sondeig d'Energia Fosca), DOE, FNAL, DECam, CTIO, NOIRLab, NSF, AURA. Processament d'imatges: R. Colombari i M. Zamani (NOIRLab de NSF)

 

La nebulosa NGC 6188 s'ha observat durant gairebé dos segles amb telescopis cada cop més potents. Un d'aquests telescopis la va estudiar per primera vegada a la dècada del 2010 mentre buscava els secrets de l'energia i la matèria fosca davant l'Observatori Vera Rubin.
 

Primer pla del cúmul estel·lar NGC 6193 i la nebulosa NGC 6188  Aquest vídeo es va crear a partir d'una imatge capturada per la càmera OmegaCAM del telescopi VLT Sondeig de l'Observatori Paranal. Se centra en una secció de l'associació estel·lar Ara OB1. Al centre de la imatge hi ha el jove cúmul obert NGC 6193, i a la dreta hi ha la nebulosa d'emissió NGC 6188, il·luminada per la radiació ionitzant de les estrelles més brillants properes. Crèdit: ESO. Música: movetwo

Recentment s'ha parlat molt sobre la posada en marxa de l'Observatori Vera Rubin, explicant que el seu objectiu principal és intentar aclarir la naturalesa de l'energia fosca, que se suposa que explica l'acceleració de l'expansió del cosmos observable durant uns quants milers de milions d'anys, i la naturalesa de la matèria fosca, suposadament havia d'explicar l'existència de les galàxies. Però també havia d'explicar que la càmera que equipava aquest observatori permetia obtenir imatges precioses (essencialment en el visible) i descobrir petits cossos celestes del Sistema Solar.

Resulta que aquest va ser el cas en estudiar una part de la volta celeste a l'hemisferi sud com a part del Dark Energy Survey (DES), una campanya d'observació durant la dècada anterior, que també utilitzava imatges preses en l'ultraviolat proper, el visible i l'infraroig proper per mesurar l'expansió de l'Univers amb l'ajuda de supernoves tipus Ia, les oscil·lacions acústiques bariòniques han deixat les seves traces en la distribució de les galàxies.

El DES va ser possible gràcies a la Dark Energy Camera (DECam) muntada al telescopi Víctor M. Blanco, de quatre metres, situat a l'Observatori Interamericà de Cerro Tololo (CTIO) a Xile.

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. El Dark Energy Survey va dur a terme un estudi en profunditat del nostre Univers utilitzant la Dark Energy Camera de 570 megapíxels del telescopi Victor M. Blanco de 4 metres de la National Science Foundation. Crèdit: Fermilab.

Una nova mirada a una estrella descoberta per l'astrònom britànic John Herschel el 1836

Més recentment, el NSF NOIRLab (anteriorment anomenat National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory),  que és el centre nacional dels Estats Units per a l'astronomia de llum visible nocturna de terra, va publicar imatges preses amb la DECam, inclosa una d'espectacular nebulosa.

Oficialment designada com a NGC6188, "Els Dracs Lluitadors d'Ara" és una nebulosa d'emissió situada a uns 4.000 anys llum del Sistema Solar, prop del límit d'un gran núvol molecular en la constel·lació d'Ara (l'Altar).

Clic a la imatge per engrandir. Imatge sublim de la nebulosa "Dracs lluitadors d'Ara" revelada per la Dark Energy Camera  (DECam). Crèdit: Dark Energy Survey, DOE, FNAL, DECam, CTIO, NOIRLab, NSF, AURA. Processament d'imatges: R. Colombari i M. Zamani (NOIRLab de NSF)

La nebulosa deu el seu nom a la seva semblança amb dos "dracs" que emergeixen dels núvols de pols foscos i amenaçadors per enfrontar-se. La seva estructura està produïda pels vents estel·lar i la resplendor de joves estrelles nascudes fa uns quants milions d'anys com a màxim i que esculpeixen el núvol molecular on es van encendre.

La radiació de les estrelles també causa les emissions de la nebulosa excitant inicialment els àtoms i molècules que la componen, que absorbeixen aquesta radiació abans de produir-la des-excitant-la, tot segons processos quàntics.

Ho he vist aquí.

Una imatge esplèndida de les restes d'una estrella que va esclatar fa uns milers d'anys

Clic a la imatge per engrandir. La càmera d'energia fosca (DECam) instal·lada en un telescopi a l'Observatori Interamericà de Cerro Tololo (Xile) ha proporcionat una imatge sense precedents del romanent de supernova Vela (XYZ). Crèdit: CTIO, NOIRLab, DOE, NSF, AURA; processament d'imatges: TA Rector (University of Alaska Anchorage, NSF's NOIRLab), M. Zamani & D. de Martin (NSF's NOIRLab).

Fa uns 11.000 anys, una estrella massiva va explotar com a supernova a les proximitats de la Terra. I els astrònoms han revelat una imatge d'alta resolució del que queda.

Submergir-se a les restes de la supernova Cassiopea A.  Cassiopea A és el que queda d'una estrella massiva que va esclatar en una supernova a uns 11.000 anys llum de la nostra Terra. El telescopi espacial James Webb (JWST) ens ofereix avui una nova imatge extremadament detallada en infraroig gràcies al seu instrument d'infrarojos mitjans (MIRI). Crèdit: NASA, ESA, CSA, D. Milisavljevic (Universitat de Purdue), T. Temim (Universitat de Princeton), I. De Looze (UGent), J. DePasquale (STScI), ESA/Hubble, ESA/Webb, E. Slawik, N. Risinger, D. de Martin (ESA/Webb), N. Bartmann (ESA/Webb), M. Zimani (ESA/Webb).

Es troba a uns 800 anys llum de la Terra. El que queda d'una estrella massiva que va explotar en una supernova fa uns 11.000 anys. Al costat de la constel·lació de la Vela, d'aquí el seu nom, Vela (XYZ). I ella és un residu de les supernoves més properes a nosaltres. De fet, ja ha estat fotografiat i estudiat àmpliament. Però la càmera d'energia fosca (DECam) instal·lada en un telescopi a l'Observatori Inter-americà de Cerro Tololo (Xile) ens ofereix avui una de les imatges més grans i detallades que s'han obtingut mai.

Clic a la imatge per engrandir. Contempla els fantasmals circells del Romanent de Supernova Vela, el cadàver còsmic d'una estrella gegantina que va explotar com a supernova fa uns 11.000 anys. Aquesta imatge de 1,3 giga-píxels és una de les més grans mai preses d'aquest objecte per la Dark Energy Camera. Crèdit: NOIRLab, X.

Una imatge d'alta definició gràcies a un instrument potent

Apareix com una prova de les capacitats excepcionals del DECam. Un telescopi equipat amb un mirall de quatre metres de diàmetre. Una lent correctora de gairebé un metre de diàmetre. I uns seixanta dispositius de transferència de càrrega (CCD) que actuen com a "ulls" de la càmera. Resultat: imatges de 570 megapíxels cadascuna. Imatges que es poden superposar com és el cas aquí. Per obtenir una imatge de Vela (XYZ) que al final consta de gairebé 1,3 giga-píxels.

Hi descobrim filaments blaus i grocs. Són el resultat de la compressió del medi interestel·lar per part del gas calent violentament llançat a l'espai per l'explosió de l'estrella massiva fa milers d'anys. El romanent de supernova ara s'estén gairebé 100 anys llum. Això és l'equivalent a 20 vegades el diàmetre de la Lluna Plena.

Clic a la imatge per engrandir. Alguns dels objectes més interessants trobats a la nova imatge del romanent de supernova Vela (XYZ). Crèdit: CTIO, NOIRLab, DOE, NSF, AURA; processament d'imatges: TA Rector (University of Alaska Anchorage, NSF's NOIRLab), M. Zamani & D. de Martin (NSF's NOIRLab).

Dins dels secrets d'un romanent de supernova

A sota, a l'esquerra de la imatge de Vela (XYZ), el púlsar que va néixer de l'explosió de la supernova. Un objecte ultra dens. De la massa d'una estrella en un cos d'uns pocs quilòmetres de diàmetre. El púlsar de la Vela encara gira molt ràpidament. Escombra el cel no menys d'11 vegades per segon!.

Ho he vist aquí.

Origen dels raigs còsmics: les supernoves serien PeVatrons

Clic per engrandir. La visió de Fermi del cel gamma millora constantment. Aquesta imatge de tot el cel inclou 3 anys d'observacions del Telescopi de Gran Àrea de Fermi (LAT). Mostra com apareix al cel a energies superiors a 1.000 milions d'electrons volts (1GeV). Els colors més clars indiquen fonts de raigs gamma més brillants. Una resplendor difusa omple el cel i és més brillant al llarg del pla de la nostra galàxia (centre). Fonts discretes de raigs gamma inclouen púlsars i restes de supernoves de la nostra galàxia, així com galàxies llunyanes alimentades per forats negres supermassius. Crèdit: Col·laboració NASA/DOE/Fermi LAT

L'astronomia de multimissatgers permet estudiar els fenòmens astrofísics, en particular combinant l'observació de fotons a diferents longituds d'ona amb l'espectre de partícules carregades a alta energia que arriben als límits de l'atmosfera terrestre. Algunes d'aquestes partícules carregades són protons i cada cop hi ha proves creixents que aquests raigs còsmics són accelerats per explosions de supernoves.

Un púlsar "vídua negra" devora la seva parella. Quan es tracta d'aranyes, les aranyes vídues negres són les que devoren els seus companys després de l'aparellament. I els astrònoms han observat un comportament similar al cel. Quan un púlsar i una estrella de poca massa formen un sistema binari. Davant la radiació emesa pel púlsar, l'estrella té poques possibilitats de sobreviure durant molt de temps. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: NASA Goddard 

Fa un segle que la noosfera va descobrir l'existència dels raigs còsmics. Això ha permès avançar en el nostre coneixement de les partícules elementals i, de passada, demostrar l'existència d'antimatèria abans que les partícules exòtiques, i l'existència fugaç demostrada en els raigs còsmics, fossin fabricades per col·lisions de partícules a energies cada cop més altes.

L'estudi dels raigs còsmics continua, ja perquè algunes de les partícules presents s'han accelerat fins a energies impossibles d'assolir fins i tot amb el LHC avui dia, però també perquè proporcionen informació sobre fenòmens astrofísics. L'estudi dels neutrins còsmics, per exemple, ens pot ajudar a entendre els nuclis actius de les galàxies, subministrades amb energia fent girar forats negres supermassius que acretin matèria.

Però hi ha una trampa, els raigs còsmics són majoritàriament partícules carregades, el que significa que en els camps magnètics turbulents dins de les galàxies són desviats per aquests camps i es mouen a través d'ells realitzant un moviment brownià i, per tant, estocàstic. És evident que la direcció d'on sembla provenir un protó molt energètic a la volta celeste, creant una pluja de partícules secundàries en xocar amb un nucli de l'atmosfera superior, pot no tenir res a veure amb el seu lloc d'origen a la mateixa volta del cel.

Afortunadament, els astrofísics són intel·ligents i tenen una eina i una estratègia per rastrejar l'origen d'alguns d'aquests protons d'alta energia a la Via Làctia. Acaben de publicar un article sobre aquest tema, una versió d'accés obert del qual es pot trobar a arXiv.  

Els PeVatrons¹ a l'origen de certs raigs còsmics serien de fet supernoves. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: Centre de vol espacial Goddard de la NASA.

 

Protons més de 100 vegades més energètics que al LHC 

 

Aquesta eina és el telescopi gamma de la NASA a l'espai, anomenat Fermi, en honor al famós físic italià que va proposar el primer dels mecanismes per accelerar els raigs còsmics, mecanismes que es troben associats a les ones de xoc de les explosions de supernoves en el medi interestel·lar.

Fa uns anys, les observacions de Fermi de restes de supernoves ja havien confirmat l'existència dels mecanismes avançats per als protons còsmics, que en altres llocs són el component principal dels raigs còsmics, tot i que es poden trobar positrons i nuclis.

Per tant, avui els astrofísics expliquen que de manera similar van utilitzar uns 12 anys de mesures de flux gamma per Fermi d'un romanent de supernova i que aquestes mesures van confirmar que almenys aquesta resta era efectivament un accelerador de protons que els donaven energies almenys iguals al PeV, és a dir, almenys 100 vegades l'energia d'un protó accelerat al LHC.

Aquest romanent de supernova, anomenat G106.3+2.7, és per tant un autèntic PeVatron i es troba a la constel·lació de Cefeu, una constel·lació circumpolar de l'hemisferi nord, a uns 2.600 anys llum del Sistema Solar. Conté en el seu cor un púlsar anomenat J2229+6114 que tenim moltes raons per pensar que com tots els altres púlsars, és una estrella de neutrons deixada per l'explosió d'una estrella a l'origen del romanent de supernova G106.3+2.7.

Els investigadors van establir l'espectre d'energia dels fotons gamma entre 100 GeV i 100 TeV estudiant les dades recollides per Fermi. Aquest espectre no és compatible amb el dels fotons gamma que serien produïts principalment per electrons d'alta energia que xoquen amb fotons de radiació fòssil donant-los part de la seva energia segons un efecte Compton invers (sabem que els púlsars són acceleradors d'electrons i positrons ). Si fossin electrons, entraria en conflicte amb la forma de l'espectre en el domini de ràdio i X associat a G106.3+2.7.

Com fa uns anys, arribem, doncs, a la conclusió que els fotons gamma observats per Fermi provenen de la desintegració de mesons π neutres, mesons π produïts per col·lisions que impliquen protons a energies que poden assolir i superar el PeV.

Clic per engrandir. Aquesta imatge composta, feta amb fotografies fetes per diversos telescopis, mostra el romanent de supernova IC 443, situat a 5.000 anys llum del Sol a la constel·lació dels Bessons. De vegades s'anomena nebulosa Medusa. Les emissions de raigs gamma observades per Fermi es mostren aquí en magenta i les del visible en groc. Els altres colors corresponen a emissions en infraroigs. Crèdit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, NOAO/AURA/NSF, JPL-Caltech/UC.

 

¹ Un PeVatron és un accelerador (natural) que dóna a les partícules subatòmiques (essencialment protons, electrons i fotons) una energia superior a 100 TeV (10¹⁴ eV), per tant de l'ordre d'un petaelectronvolt (1 PeV = 10¹⁵ eV) o més. Un protó PeVatron es va localitzar l'any 2016 al centre galàctic1. El 2021, es van detectar 530 fotons amb una energia superior a 100 TeV (fins a 1,4 PeV), procedents de 12 fonts diferents (incloent-hi només una ben identificada, la nebulosa del Cranc).

El PeVatrón: Es creu que els raigs còsmics amb energies de Petaelectronvolts (PeV) s'originen en fonts de la nostra galàxia anomenades PeVatrons. Hi ha arguments sòlids que suggereixen que els Romanents de Supernova (SNR) són capaços d'accelerar els raigs còsmics a aquestes energies, donant lloc a raigs gamma a centenars de TeV (cents de milers de milions més energètics que la llum visible). Tot i això, els SNR no estan encara fermament confirmats com PeVatrons i els astrònoms segueixen buscant activament aquests acceleradors extrems. Més informació aquí.

Ho he vist aquí.

Dossier. La matèria fosca; 1 els seus secrets

En aquesta fitxa es presenten les diferents pistes que porten a la hipòtesi de la matèria fosca, així com diverses propostes que s'han fet per intentar dilucidar-ne la seva naturalesa.

Clic per engrandir. Ningú no sap què és la matèria fosca, però aquesta forma invisible de matèria constitueix aproximadament una quarta part de l'Univers. Crèdit: Centre de Vol Espacial Goddard de la NASA.

La matèria fosca és un concepte molt important en la cosmologia i l'astrofísica modernes. Aquest fitxer presentarà tots els problemes que s'agrupen sota el nom de matèria fosca. 

En primer lloc, en una sèrie d'objectes astrofísics, els moviments observats són diferents dels esperats en teoria, quan s'intenta deduir-los de l'acció gravitatòria de les masses observades, tot passa com si hi hagués una densitat de massa invisible.

A continuació, el model estàndard de formació de grans estructures a l'Univers, que explica d'una banda com les galàxies i els cúmuls de galàxies es formen, i d'altra banda les propietats de la radiació còsmica de fons, només permeten tenir en compte les observacions a condició que l'univers conté una gran quantitat de massa en una forma diferent de la matèria ordinària.

Finalment, la cosmologia en general aporta informació crucial sobre el contingut de l'univers, ja sigui a través de l'estudi de la seva geometria o de la seva història. Els resultats indiquen clarament que l'univers conté més matèria de la que es veu.

Clic per engrandir. Existeix la matèria fosca? Crèdit: Sloan Digital Sky Survey Team, NASA, NSF, DOE

La matèria: un enigma en astrofísica i cosmologia

Aleshores sorgeixen diverses preguntes: “Existeix realment aquesta matèria fosca? I si és així, què és? Si no, d'on provenen els problemes que acabem d'esmentar?"

Seria satisfactori resoldre aquests tres problemes alhora, i l'ús d'un terme comú matèria fosca té almenys el mèrit psicològic de mantenir aquesta esperança, però cal admetre que aquest objectiu encara no s'ha assolit. A més, no es tracta d'un pur reconeixement del fracàs, perquè l'existència d'aquests problemes de matèria fosca ha motivat un gran nombre d'investigacions que han donat lloc a importants descobriments en astrofísica i cosmologia.

En aquest dossier, començarem presentant les diverses pistes que condueixen a la hipòtesi de la matèria fosca. A continuació, presentarem diverses propostes que s'han fet per intentar respondre a la pregunta "de què està feta aquesta matèria fosca?". Finalment, parlarem d'alguns dels molts experiments que podrien donar algunes respostes a aquesta pregunta.

 

Veure:

 

Capítol següent: 2 Una història curta: Urà i Neptú, Mercuri i Vulcà

Ho he vist aquí.

El cometa gegant Bernardinelli-Bernstein travessa el nostre sistema solar

 

Clic per engrandir. Recreació artística de C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein).
Aquesta il·lustració ens mostra el llunyà cometa tal com podria aparèixer al Sistema
Solar extern. S'estima que el cometa Bernardinelli-Bernstein és al voltant de 1000 vegades
més massiu que un cometa típic, el que el fa sens dubte, com el més gran cometa descobert
a la època moderna. Crèdit: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Què és un cometa?   D’on provenen? Quants n'hi ha? El seu nom prové del grec
komêtês que significa "pelut". Al Japó, se'ls apoden "estrelles d'escombra". Tants
noms que fan referència a les seves fesomies molt diferents de les estrelles que
brillen al cel. T'ho aclarim en aquest vídeo.  Crèdit: geoenciclopedia.com

Detectat fa gairebé set anys però identificat recentment, l'objecte cometari, potser de la mida d’un planeta nan, envesteix cap al Sol. En una òrbita especialment excèntrica, aquest probable cometa gegant prové del mític núvol d'Oort, a la vora del sistema solar.

Aquest vídeo es forma a partir d'imatges de l'Observatori de la energia
fosca (DES) que mostra el cometa Bernardinelli-Bernstein. Precisament
al centre, s’estima que l’estrella ronda les 1000 vegades la massa d’un
cometa típic, cosa que el converteix sens dubte, en el cometa més grandescobert en
època moderna. Crèdit: Dark Energy Survey (DES) / DOE / FNAL / DECam /
CTIO / NOIRLab / NSF / AURA / P. Bernardinelli i G. Bernstein (UPenn) / DESI Legacy
Imaging Surveys. Música de Zero-project: Through the Looking Glass (zero-project.gr)

És la noticia del moment, un objecte cometari que potser recorda els centaures del sistema solar actualment es dirigeix cap al Sol i s’anomena 2014 UN271. Com el seu nom indica, en realitat es va descobrir el 2014, però la noosfera només va ser conscient d’aquest descobriment quan anys més tard van analitzar dades que en traïen l'existència. Els astrònoms Pedro Bernardinelli i Gary Bernstein van rebuscar en les observacions d'UN271 del 2014 de l'Observatori de la Energia Fosca (DES), l'objectiu principal del qual és ajudar a treure a la llum la naturalesa de l'energia fosca. 

Clic per engrandir. Crèdit: Pedro Bernardinelli, Twitter

El DES ha permès, per cert, detectar diversos objectes transneptunians. Recordem que un objecte transneptunià, o TNO, és un cos congelat que sol residir al nostre sistema solar més enllà de l’òrbita de Neptú. 2014 UN271 és un TNO i es troba actualment del Sol a una distància de 20,2 unitats astronòmiques (UA), és a dir, 3.000 milions de quilòmetres. Els seus paràmetres orbitals s'han determinat i, per tant sabem que s'origina al núvol d'Oort, i que està en una òrbita el·líptica el periheli és de 10,9 UA del Sol, just fora de l'òrbita de Saturn. Hauria d'arribar al gener del 2031. El seu afeli anterior s'havia de situar a 40.000 UA, o aproximadament 0,6  anys llum, al núvol d'Oort, però després del seu pas més proper al Sol en 10 anys 2014, l'UN271 hauria de partir en direcció d’un altre afeli situat a uns 0,9 anys llum del Sol i que després tornarà a les vores dels planetes del Sistema Solar durant només 4,5 milions d’anys, segons els càlculs de la mecànica celeste. 

Clic per engrandir. L'òrbita del UN271 del 2014 i una ubicació recent. Crèdit: 2014 UN271

Un diàmetre problemàtic, inferior a 100 km o gairebé 370 km?

D’altra banda, el que encara no sabem molt bé és la mida del 2014 UN271. Un cometa fa aproximadament deu quilòmetres. Però, en el cas del 2014 UN271, les mesures de la seva brillantor el 2014 suggereixen que la seva mida seria de l’ordre de cent quilòmetres, potser fins i tot de més de 300 quilòmetres!.

En aquesta última eventualitat, gairebé es podria parlar d’un planeta nan. Tot i això, ja s'han detectat signes d'activitat cometària i que probablement podem afirmar raonablement que en tots els casos, 2014 UN271, recentment rebatejat  C/2014 UN271 (Bernardinelli-Bernstein), és un dels cometes gegants més grans observats des dels inicis dels seus estudis per part dels astrònoms moderns. 

La desgasificació observada a una distància de més de tres mil milions de quilòmetres ha de ser el producte de molècules especialment volàtils com el CO i el CO2. Com que 2014 UN271 s’acostarà al mig de la distància entre Saturn i el Sol, la seva observació no hauria de ser possible a simple vista i només els astrònoms aficionats amb un telescopi de 200 mm podrien observar-la. 

On és la frontera del sistema solar? Podeu triar l'idioma de subtitulació a la
configuració del vídeo. Crèdit: NASAeClips

Ho he vist aquí.

Un estranya senyal galàctica procedent del centre de la galàxia podria tenir una nova explicació.

Clic per engrandir. Vista del cel de raigs gamma. Crèdit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Investigadors de la Universitat Nacional d'Austràlia (ANU) han trobat una explicació alternativa per a un misteriós senyal de raigs gamma procedent del centre de la galàxia, que durant molt de temps s'ha considerat una signatura de la matèria fosca.

Els raigs gamma són la forma de radiació electromagnètica de menor longitud d'ona i més energia.

El coautor de l'estudi, el professor associat Roland Crocker, va dir que aquest senyal de raigs gamma en particular -conegut com a Excés del Centre Galàctic- pot provenir d'un tipus específic d'estrella de neutrons de rotació ràpida, les restes estel·lars superdenses d'algunes estrelles molt més massives que el nostre sol.

L'Excés del Centre Galàctic és una concentració inesperada de raigs gamma que emergeix del centre de la nostra galàxia i que ha desconcertat els astrònoms durant molt de temps.

"La nostra feina no dóna cap dubte sobre l'existència del senyal, sinó que ofereix una altra font potencial", va dir el professor associat Crocker. "Es basa en els púlsars de mil·lisegons -estrelles de neutrons que giren molt ràpid- unes 100 vegades per segon".

"Els científics han detectat anteriorment emissions de raigs gamma de púlsars de mil·lisegons individuals al veïnatge del sistema solar, per la qual cosa sabem que aquests objectes emeten raigs gamma. El nostre model demostra que l'emissió integrada de tota una població d'aquest tipus d'estrelles, al voltant de 100.000, produiria un senyal totalment compatible amb l'Excés del Centre Galàctic”.

El descobriment pot significar que els científics s'hagin de replantejar on busquen pistes sobre la matèria fosca.

"La naturalesa de la matèria fosca és totalment desconeguda, de manera que qualsevol pista potencial suscita molta expectació", va dir el professor associat Crocker. “Però els nostres resultats apunten a una altra font important de producció de raigs gamma. Per exemple, el senyal de raigs gamma d'Andròmeda, la següent gran galàxia més propera a la nostra, pot ser degut principalment a púlsars de mil·lisegons".

L'estudiant de màster de l'ANU Anuj Gautam va dirigir la investigació, en què també van participar científics de l'Acadèmia de les Forces de Defensa d'Austràlia, la Universitat de Canterbury i la Universitat de Tòquio.

La investigació s'ha publicat a la revista Nature Astronomy.

 

Ho he vist aquí.

Com és la Via Làctia quan es veu en ones gravitacionals?

Clic a la imatge per engrandir. La visió de Fermi del cel de raigs gamma ja conté indirectament vistes de fonts d'ones gravitatòries amb sistemes binaris que contenen un cos compacte. Aquesta imatge del cel sencer inclou tres anys d'observacions del Telescopi de Gran Àrea Fermi (LAT). Mostra com apareix el cel a energies superiors als 1.000 milions d'electronvolts (1 GeV). Els colors més clars indiquen fonts de raigs gamma més brillants. Una resplendor difusa omple el cel i és més brillant al llarg del pla de la nostra galàxia (centre). Fonts discretes de raigs gamma inclouen púlsars i restes de supernoves a la nostra galàxia, així com altres llunyanes alimentades per forats negres supermassius. Crèdit: Col·laboració NASA/DOE/Fermi LAT.

Vídeo: La Via Làctia vista en ones gravitatòries. Observa com les ones gravitacionals d'una població simulada de sistemes binaris compactes es combinen per formar un mapa sintètic de tot el cel. Aquests sistemes contenen nanes blanques, estrelles de neutrons o forats negres en òrbites properes. Mapes com aquest amb dades reals seran possibles un cop els observatoris d'ones gravitacionals basats en l'espai estiguin actius durant la propera dècada. Els punts més brillants indiquen fonts amb senyals més forts i els colors més clars indiquen aquelles amb freqüències més altes. Les taques de colors més grans mostren fonts les posicions de les quals són menys conegudes. El quadre mostra la freqüència i la força de la senyal gravitatòria.

Els detectors d'ones gravitacionals a la Terra com LIGO i VIRGO, o com el que hauria de volar a l'espai per la dècada de 2030, el LISA, sigles de Laser Interferometer Space Antenna (Antena espacial d'interferòmetre làser), una missió que estarà dirigida per la ESA en col·laboració amb la NASA, són interferòmetres. No funcionen directament com telescopis o lents clàssiques amb miralls i reflectors.

Tanmateix, teòricament és possible processar els senyals enregistrats per aquests instruments per obtenir imatges, certament en brut, una mica com les que obtenim a l'espai amb telescopis observant en el camp dels raigs gamma segons una altra tècnica encara, i que ha de mostrar imatges en forma de punts de llum, encara que no es tracta d'ones electromagnètiques si no d'ones lluminoses.

Desenes de milions d'UCB vistos per LISA

Tal com es mostra en una publicació a The Astronomical Journal, un equip d'investigadors va aconseguir simular una imatge sintètica que es podria esperar processant les observacions de LISA i que mostraria en una visió panoràmica les fonts de les ones gravitacionals de la Via Làctia en la forma de sistemes binaris compostos NOMÉS per estrelles compactes, és a dir l'elecció de combinacions de forats negres estel·lars, d'estrelles de neutrons o fins i tot nanes blanques. Els anomenem en anglès ultracompact binaries (UCB) i els seus períodes orbitals són inferiors a una hora.

Aquestes fonts no estarien a punt de xocar en un futur proper i, per tant, encara estarien una mica allunyades les unes de les altres, però no tant, la qual cosa significa en aquest cas que detectaríem ones gravitatòries en el rang de mil·lihertz (10⁻³ hertz). S'espera que hi hagi desenes de milions d'UCB dins la galàxia.

Ho he vist aquí.

El Hubble detecta una parella de galàxies amb forma de nau espacial

Tres galàxies, la del centre té dos braços estesos, un dels quals sembla connectar-se a una galàxia a la part superior dreta.

L'objecte d'aquesta imatge és un grup de tres galàxies, conegudes col·lectivament com a NGC 7764A. Van ser fotografiades pel Telescopi Espacial Hubble de la NASA/ESA, utilitzant tant la seva Càmera Avançada de Sondejos com la Càmera de Gran Angular 3. Les dues galàxies de la part superior dreta de la imatge semblen estar interactuant entre si. Les llargues esteles d'estrelles i gas que s'estenen des d'elles fan la impressió que totes dues acaben de ser colpejades a gran velocitat, desordenades per la galàxia amb forma de bola de bitlles situada a la part inferior esquerra de la imatge. En realitat, les interaccions entre galàxies es produeixen al llarg de períodes de temps molt llargs, i les galàxies poques vegades xoquen frontalment entre si. Tampoc és clar si la galàxia de la part inferior esquerra està interactuant amb les altres dues, encara que estan tan relativament a prop a l'espai que sembla possible que sigui així. Per una feliç coincidència, la interacció col·lectiva entre aquestes galàxies ha fet que les dues de dalt a la dreta formin una figura que, des de la perspectiva del nostre sistema solar, s'assembla a la nau estel·lar coneguda com a USS Enterprise de Star Trek.

NGC 7764A, que es troba a uns 425 milions d'anys llum de la Terra, a la constel·lació del Fènix, és un exemple fascinant de com pot ser de maldestre la nomenclatura astronòmica. Les tres galàxies es denominen individualment NGC 7764A1, NGC 7764A2 i NGC 7764A3. Aquesta denominació tan aleatòria té més sentit si tenim en compte que molts catàlegs astronòmics es van compilar fa més de 100 anys, molt abans que la tecnologia moderna facilités l'estandardització de la terminologia científica. Així, molts objectes astronòmics tenen diversos noms diferents, o poden tenir noms tan semblants als d'altres objectes que causen confusió.

Crèdit de la imatge: ESA/Hubble i NASA, J. Dalcanton, Dark Energy Survey, U.S. Department of Energy (DOE), Fermilab (FNAL), Dark Energy Survey Camera (DECam), Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), NoirLab/National Science Foundation/AURA, European Southern Observatory (ESO); Agraïments: J. Schmidt

Ho he vist aquí.

L'esclat de raigs gamma més potent mai detectat ha escombrat la Terra

S'ha detectat un esclat llarg de raigs gamma; GRB221009A, amb fotons a energies rècord de 18 TeV. Encara es desconeix la naturalesa exacta de l'esclat.

Clic per engrandir. Imatge artística d'una font de raigs gamma. Crèdit: Media Whale Stock

Esclats de raigs gamma: les col·lisions d'estrelles de neutrons il·luminen l'Univers. Els esclats de raigs gamma són els esdeveniments més lluminosos de l'Univers en el camp de les ones electromagnètiques. En podem observar una per dia de mitjana a la volta celeste i es produeixen en galàxies llunyanes. N'hi ha de dos tipus, curts i llargs. Aquest vídeo explica la naturalesa de les ràfegues curtes.   

El Neil Gehrels SWIFT Observatory és un telescopi espacial multiespectral capaç d'observar en l'espectre dels raigs X fort i febles, en l'ultraviolat, però també en llum visible i que va ser desenvolupat per la NASA en gran part. Va ser llançat l'any 2004, la seva finalitat era ajudar a identificar, localitzar i observar esclats de raigs gamma. Ara, precisament, ens assabentem que el 9 d'octubre de 2022 va detectar un d'aquests esclats gamma anomenat GRB221009A (recordem que GRB és l'acrònim de Gamma Ray Burst, és a dir explosió de raigs gamma en anglès). La font porta el nom de Swift J1913.1 + 1946 al catàleg d'observacions del telescopi en òrbita al voltant del nostre Planeta Blau.

Clic per engrandir. Aquestes imatges preses amb llum visible pel telescopi ultraviolat/òptic de Swift mostren com la resplendor posterior de GRB 221009A (encerclat) es va esvair al llarg d'unes 10 hores. L'explosió va aparèixer a la constel·lació de la Sageta i es va produir fa 1.900 milions d'anys. La imatge mesura aproximadament 4 minuts d'arc. Crèdit: NASA/Swift/B. Cenko

No és el més llunyà ni de fet el més antic dels esclats de raigs gamma descoberts pels ulls de la noosfera, però encara bat un rècord, potser no tant per la seva pròpia energia, que és al menys igual a l'alliberada pel Sol durant uns 10.000 milions d'anys en només uns segons (la qual cosa la converteix en un llarg esclat de raigs gamma), però perquè l'energia d'alguns dels fotons gamma que va emetre en un passat llunyà i que hom detecta avui és una mica superior a la de les col·lisions entre protons al LHC.

De fet, s'estima en uns 18 TeV, o 18.000GeV, és a dir, es podria produir l'equivalent en massa més de 18.000 protons amb només un d'aquests fotons.

Tot i que aquest GRB estava molt més a prop que la mitjana dels coneguts, encara estava massa lluny per amenaçar la vida a la Terra. Recordem que alguns especulen amb l'aparició d'un GRB prou proper per explicar algunes de les crisis biològiques que han marcat la història de la biosfera.

Diversos models d'hipernoves

L'astrònom Pro/Am conegut com a Serge Brunier, explica a Twitter com va presenciar aquest descobriment ja que GRB221009A no era visible només que en gamma i X.

Clic per engrandir. Va passar diumenge passat, a les 13.16.59 h, però de fa gairebé 200 milions d'anys!. Va ser l'astrònom @AntierSarah, de l'@ObsCoteAzur, qui em va alertar i va demanar que hi apuntéssim el nostre telescopi d'1 metre amb absoluta urgència. Crèdit: Serge Brunier, Twitter.

Clic per engrandir. Oblida la meva publicació anterior sobre l'explosió GRB221009A!. De fet, és molt més delirant que el que us vaig dir ahir. Un error en el desplaçament cap al vermell que m'havien dit em va fer menysprear l'increïble poder de l'explosió. Crèdit: Serge Brunier, Twitter.

GRB221009A és, com hem dit, un llarg esclat de raigs gamma, el que significa que el fenomen astrofísic que el va produir és el que s'anomena una hipernova, o fins i tot una supernova superlluminosa (abreujat i en anglès SLSN per superluminous supernova). S'estima que aquest tipus d'explosió estel·lar alliberaria l'energia de més de 100 supernoves. Es calcula que una hipernova es produeix a la Via Làctia només una vegada cada 200 milions d'anys.

D'altra banda, encara hi ha incerteses sobre el mecanisme exacte que genera una hipernova. Podria ser una col·lisió entre dos estrelles massives encara a la seqüència principal o bé l'explosió d'una estrella molt massiva en rotació ràpida banyada dins d'un potent camp magnètic.

Una altra explicació, sovint afavorida, és la del tipus "collapsar", una contracció dels termes anglesos collapse (esfondrament) i star (estrella). És el col·lapse d'una estrella molt massiva que forma un forat negre en el seu cor creixent de matèria i emetent dos potents dolls arrencant la superfície de l'estrella i amb una forta emissió de raigs gamma (totes les hipernoves no serien automàticament esclats de raigs gamma).

Clic per engrandir. El telescopi de raigs X Swift va captar la resplendor posterior del GRB 221009A aproximadament una hora després de la seva detecció. Els anells brillants es formen com a resultat de la dispersió dels raigs X de les capes de pols de la nostra galàxia, altrament inobservables, que es troben en la direcció de l'esclat.  Crèdit: NASA/Swift/A. Beardmore (University of Leicester)

Clic per engrandir. Aquesta seqüència construïda a partir de les dades del Fermi Large Area Telescope revela el cel en raigs gamma centrat en la ubicació del GRB 221009A. Cada fotograma mostra raigs gamma amb energies superiors a 100 milions d'electrovolts (MeV), on els colors més brillants indiquen un senyal de raigs gamma més fort. En total, representen més de 10 hores observacions. La resplendor del pla mitjà de la nostra Via Làctia apareix com una àmplia banda diagonal. La imatge té uns 20 graus d'ample. Crèdit: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Ho he vist aquí i aquí.