Agujeros negros de masa estelar: nuevo récord

Hace menos de tres semanas informábamos del descubrimiento del mayor agujero negro de masa estelar descubierto hasta la fecha, de 15’7 masas solares, en la galaxia del Triángulo (M33). Ahora, gracias a los datos obtenidos por los satélites Chandra y Swift, ástrónomos del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics anuncian el descubrimiento de otro agujero negro de entre 24 y 33 masas solares en la galaxia enana IC 10, situada a sólo 1’8 millones de años-luz en la constelación de Casiopea.

El descubrimiento ha sido posible gracias al hecho de que el agujero negro, que se manifiesta como una fuente de rayos X conocida como IC 10 X-1, presenta notables cambios de brillo provocados por una estrella muy evolucionada próxima que lo eclipsa periódicamente y que, además, despide un importante viento estelar que, después de ser atraído y orbitar en espiral alrededor del agujero negro, a la vez que se calienta hasta el punto de emitir rayos X, acaba siendo engullido por éste.

La particular disposición de la órbita de la estrella compañera ha permitido estimar la masa del agujero negro y, aunque aún hay cierta imprecisión en los resultados obtenidos, es de esperar que la masa real, que ha de ser revelada en futuras observaciones ópticas, sea aún mayor.

Estos resultados han sorprendido a los astrónomos, ya que debido a las importantes pérdidas de masa que sufren las estrellas masivas a lo largo de su evolución, no era de esperar la existencia de agujeros negros estelares de más de unas 15 masas solares. La explicación podría estar en el hecho de que el agujero va creciendo a costa de la masa que roba a su compañera, pero el ritmo de transferencia observado no permitiría tanta diferencia.

Las estrellas ricas en elementos pesados pierden mucha masa porque su materia es más afectada por la presión de la radiación que emiten, y acaban siendo barridas por el viento estelar. Parece ser que la estrella progenitora del agujero negro era muy masiva, de más de 60 masas solares, pero probablemente muy pobre en elementos pesados, por lo cual perdió muy poca masa antes de explotar como supernova y convertirse en agujero negro.

Betelgeuse, una estrella con envoltura

Betelgeuse, la estrella del hombro izquierdo de Orión, y que los aficionados a la Astronomía tantas veces hemos observado, es una supergigante roja que, si estuviera en el lugar que ocupa el Sol, llenaría el espacio que hay hasta más allá de la órbita de Marte. Se encuentra situada a más de 400 años luz y, sin embargo, brilla es una de las estrellas que aparece más brillante vista des de la Tierra. Esto es porque su luminosidad es unas 60000 veces mayor que la del Sol.

Pero, como se trata de una estrella que se encuentra en un estadío avanzado de su evolución, su brillo varía de forma irregular entre las magnitudes 0’2 y 1’5 con períodos que oscilan entre los 6 meses y los 6 años. Hasta ahora, no se conocen con exactitud los procesos que causan esta variabilidad, pero sí se sabe que la estrella expulsa un poderoso viento estelar y que está rodeada de una importante envoltura rica en polvo expulsado por ella misma.

Mediciones realizadas con el VLTI (interferómetro del Very Large Telescope, en Cerro Paranal, Chile) por parte de un equipo internacional de astrónomos, entre los que se encuentra Guy Perrin, del Observatorio de París, revelan que, entre la zona próxima a la estrella, en la que el intenso calor destruiría el polvo, y la zona mucho más lejana en la que éste puede detectarse, hay un hueco en el que se detecta la presencia de un tipo especial de corindón (un mineral compuesto de óxido de aluminio) que causa que el polvo expulsado por el viento estelar empiece a condensarse, de manera similar a como las partículas de polvo inician la condensación de las gotas de agua en las nubes de lluvia.

Perrin y sus colaboradores emplearon el VLTI para estudiar, por una parte, la enorme fotosfera (superficie visible) de Betelgeuse y, por otra, una envoltura de gas molecular o MOLesfera, más fría, y que se extiende entre 0’3 i 0’4 radios estelares por encima de la superficie de la estrella, y determinaron su tamaño y su temperatura a longitudes de onda infrarrojas, confirmando su existencia. Este descubrimiento supone un importante avance en la comprensión de los fenómenos que se producen al final de la vida de las estrellas.

Encontrados muchos de los agujeros negros «perdidos»

Gracias a los observatorios espaciales Spitzer (que opera en la banda del infrarrojo), y Chandra (que opera en la región de los rayos X), los astrónomos ha detectado centenares de agujeros negros inmersos en el interior de galaxias ricas en polvo situadas a miles de millones de años de distancia.

Estos objetos representan una parte importante de una población que hacía décadas que los científicos andaban buscando y su descubrimiento supone que en épocas tempranas de nuestro universos había desarrollándose muchos más agujeros negros activos de los que se tenía conocimiento. De hecho, ya hacía mucho tiempo que se pensaba que la mayoría de las galaxias masivas en esa época (si no todas) debían un agujero negro supermasivo creciendo en su centro, por lo se han estado buscando intensamente durante muchos años, pero no se habían detectado hasta ahora.

Estos objetos se manifiestan como quásares, que son nubes de gas y polvo con forma de rosquilla que rodean a agujeros negros supermasivos y que con su materia les sirven de combustible. En el proceso los quásares liberan una enorme cantidad de energía en forma de rayos X, que a veces no se pueden detectar porque la propia nube de polvo los oculta de nuestra visión.

El equipo internacional de astrónomos que ha publicado los resultados, dirigido por Emanuele Daddi, del Comisariado de la Energía Atómica de Francia, estudió una muestra de 1000 galaxias ricas en polvo, con una activa formación estelar, situadas a una distancia de entre 9 y 11 mil millones de años-luz, y que se creía que no albergaban quásares. Los datos obtenidos con el telescopio Spitzer mostraron que dichas galaxias emitían un exceso de radiación infrarroja. Al combinarlos con los datos del observatorio Chandra fue cuando se revelaron los quásares.

Ahora se cree que se ha descubierto la mayor parte de la población perdida de quásares del universo primitivo, de la cual sólo se habían descubierto hasta ahora los ejemplares más raros y energéticos.

Este hallazgo permitirá conocer mejor cómo evolucionan las galaxias. Por ejemplo, ahora se sabe que al principio, las galaxias forman simultáneamente estrellas y agujeros negros, y que sólo cuando estos últimos han crecido lo suficiente, detienen la formación de estrellas. También parece indicar que el papel que desempeñaron las colisiones entre galaxias en las primeras etapas de su evolución no fue tan determinante como se creía a la hora de formar los agujeros negros de sus centros.

Las observaciones que han permitido este descubrimiento forman parte de GOODS (Great Observatorios Origins Deep Survey), que es, por el momento, el estudio más detallado llevado a cabo hasta ahora del universo distante en múltiples longitudes de onda.

Galaxias distantes (en los círculos) con agujeros negros masivos. NASA/JPL-Caltech/Commissariat a l'energie atomique

¡Cometa!

De forma absolutamente inesperada, científicos y aficionados a la astronomía vamos a poder disfrutar de un nuevo cometa visible a simple vista.

En los últimos días, el cometa Holmes (17P), descubierto en 1892 por el aficionado inglés Edwin Holmes, está sufriendo un desbocado incremento en su actividad que le ha hecho aumentar de brillo más de un millones de veces, pasando de tener una magnitud +18 hace apenas 5 días a poder verse esta pasada noche a simple vista, aunque con apariencia estelar, incluso desde lugares con moderada contaminación lumínica.

Este comportamiento es muy poco habitual, ya que el cometa tiene una distancia al Sol en el perihelio de más de dos unidades astronómicas. La última vez que pasó por el perihelio fue el pasado 4 de mayo. Su período orbital alrededor del Sol es de 7’07 años.

Actualmente se encuentra situado de forma que favorece a los observadores del hemisferio norte, en la constelación de Perseo, alterando su aspecto habitual, y como es circumpolar puede ser visible durante toda la noche (si el tiempo lo permite). Las últimas estimaciones visuales remitidas a la Oficina Central de Telegramas Astronómicos (CBAT) lo sitúan en una magnitud de ¡2’8!.

El primero en apercibirse del incremento de actividad fue A. Henríquez Santana, de Tenerife durante la madrugada de ayer. Poco después, Ramón Naves, de Barcelona, ya le asignaba una magnitud de 7’3. Posteriormente ha sido observado por observadores de todo el mundo. Las últimas estimaciones de magnitud remitidas al CBAT, a la hora de publicar esta información, corresponden a observadores japoneses.

Se espera que al cometa siga siendo visible a simple vista unas cuantas noches más, aunque aún no se sabe cual va a ser su comportamiento.

A las 0 horas de hoy, sus coordenadas (equinoxio 2000) eran:

AR: 3 h 53 m

Dec: +50.1º

Irá moviéndose lentamente hacia el oeste, y para el día 30 estará en las coordenadas 3 h 48 m (AR) y +50.4º (Dec)

La NASA alarga la misión de Spirit y Opportunity en Marte

Debido al excepcional rendimiento que los dos robots exploradores han conseguido desde el inicio de su misión en la superficie de Marte, la NASA ha decidido prolongar su misión por quinta vez.

Spirit y Opportunity llegaron a Marte en enero de 2004, y su misión tenía una duración inicial prevista de 90 días. Ahora, si nada falla, esta misión se alargará al menos hasta 2009. El estado de ambos robots (Mars Exploration Rovers o MER) es bueno, aunque muestren algunos signos de envejecimiento debido a su prolongada exposición al ambiente marciano, y siguen enviando gran cantidad de información de gran interés científico.

Los dos MER se encuentran en zonas casi opuestas del planeta. Actualmente, Spirit se encuentra en una planicie volcánica que está en las colinas que se veían desde su lugar de aterrizaje, mientras que Opportunity está descendiendo al fondo del crater Victoria, de 800 metros de diámetro y 70 de profuncidad en la región de Meridiani Planum.

Entre los hallazgos científicos más relevantes de los dos MER destaca el abundante cúmulo de evidencias que indican que en el pasado Marte tuvo abundante agua líquida sobre su superficie.

Un aficionado finés capta el resplandor óptico posterior a una fulguración de rayos gamma

El pasado día 10 de octubre, el aficionado finlandés Arto Oksanen fue el primero en captar la contrapartida óptica de una fulguración de rayos gamma (o GRB, del inglés gamma-ray burst) detectada por el satélite Swift e identificada como GRB 071010B, por la fecha de su detección. Para ello, Oksanen utilizó un telescopio de 40 cm de apertura y los datos sobre la posible situación facilitados por el propio satélite apenas unos minutos antes.

En las imágenes de Oksanen aparece un pequeño resplandor que se se va atenuando progresivamente en la zona donde había tenido lugar el GRB, comportamiento característico de estos fenómenos.

Actualmente se piensa que los GRB se producen por el colapso de una estrella supermasiva que da lugar a un agujero negro o a una estrella de neutrones. Cuando se produce el colapso, del núcleo colapsado de la estrella moribunda se emiten chorros de partículas enormemente energéticas que se abren paso a través de las capas exteriores de la estrella casi a la velocidad de la luz y, al interaccionar con la materia de esas capas exteriores, se emiten radiaciones en todas las longitudes de onda, desde los rayos gamma a las ondas de radio.

La detección de las contrapartidas ópticas de los GRB permite a los astrónomos estudiar con más detalle estas catástrofes cósmicas, que son los fenómenos más violentos conocidos en el Universo, pero son muy difíciles de detectar porque apenas duran unos minutos antes de desvanecerse por completo. Actualmente hay telescopios robotizados repartidos por diversos observatorios del mundo encargados de dar respuesta inmediata a las detecciones de los satélites. Pero a veces es un observador humano el que hace el descubrimiento.

En este caso, y gracias a la detección realizada por Oksanen, los astrónomos profesionales de algunos de los más prestigiosos observatorios del mundo han podido determinar que la explosión que dio lugar a GRB 071010B tuvo lugar en una lejana galaxia que se encuentra nada menos que a 7000 millones de años luz de la nuestra.

El sistema de Plutón como nunca antes se había visto

Gracias a la concurrencia de varias circunstancias favorables, astrónomos de la Universidad de Hawai han obtenido las imágenes de mayor resolución obtenidas hasta ahora de Plutón y tres sus satélites conocidos Caronte, Nyx e Hydra.

Estas imágenes fueron obtenidas la noche del 5 de septiembre mediante el sistema de óptica adaptativa acoplado a los telescopios Keck, en la cima del volcán Mauna Kea, en Hawai. Esa noche, las condiciones de estabilidad de la atmósfera fueron excepcionalmente buenas, lo cual, añadido a que Plutón estaba próximo a su máximo brillo y a que se habían acoplado nuevos y mejores sensores de frente de onda al sistema óptico, permitieron obtener imágenes con una resolución de 35 milisegundos de arco, casi limitadas sólo por la difracción, en la longitud de onda infrarroja de 1’8 micrometros empleada en las tomas. Esta resolución es casi 20 veces mejor que la de las mejores imágenes obtenidas hace 30 años, cuando se descubrió Caronte, y supera incluso a la obtenida mediante el telescopio espacial Hubble, que en 2005 permitió descubrir Nyx e Hydra.

El objetivo es obtener más imágenes del sistema para poder establecer con gran precisión las órbitas de los tres satélites y así preparar la llegada a las proximidades de ese sistema de la sonda New Horizons, lanzada en enero de 2006 y que tiene prevista su llegada a Plutón para julio del año 2015.

Descubierto el mayor agujero negro de masa estelar (por ahora)

Representación artística del agujero negro M33 X-7. En el recuadro, composició de las imágenes obtenidas con los telescopios espaciales Hubble y Chandra. Credit: Illustration: NASA/CXC/M.Weiss; X-ray: NASA/CXC/CfA/P.Plucinsky et al.; Optical: NASA/STScI/SDSU/J.Orosz et al.

Gracias a los datos obtenidos mediante el satélite Observatorio Chandra de Rayos X y el telescopio Gemini Norte situado en Mauna Kea, Hawai, astrónomos norteamericanos han localizado un agujero negro de masa excepcionalmente grande al que se ha denominado M33 X-7, que se encuentra en la galaxia M33, situada a unos 3 millones de años-luz en la constelación del Triángulo.

Este objeto es, con una masa de 15’7 veces la del Sol, el mayor agujero negro de masa estelar conocido hasta ahora, y forma un sistema binario en eclipse con una estrella «normal» de 70 masas solares, la mayor masa encontrada hasta ahora para una estrella acompañante en un sistema binario. Como el agujero negro que le acompaña, se espera que esta estrella también finalice su vida con una explosión de supernova y forme otro agujero negro, con lo que el sistema pasará a ser un sistema binario de agujeros negros.

La excepcional naturaleza de este sistema binario en eclipse ha permitido determinar con gran precisión las características de los dos astros que lo componen, y lo convierte en un importante objeto de estudio para comprender mejor la evolución de las estrellas masivas.

La galaxia bebé no es tan joven como parece

Gracias a observaciones realizadas con el telescopio espacial Hubble, astrónomos del Instituto Científico del Telescopio Espacial y de la Agencia Espacial Europea ha resuelto un misterio que llevaba décadas intrigando a los científicos.

Las imágenes de la galaxia I Zwicky 18 obtenidas hace 40 años mostraban un sistema en el que se había desencadenado un episodio de brusca formación estelar miles de millones de años después que en sus galaxias vecinas, pero aparentemente sin contener estrellas de mucha edad, asemejándose por tanto más a una galaxia de las que se pueden observar a las enormes distancias correspondientes al universo temprano que a las que observamos en el universo próximo y actual. Esta galaxia ha llegado a conocerse como la galaxia Dorian Gray, por su (aparente) eterna juventud.

Pero gracias al telescopio Hubble han podido localizarse en esta galaxia estrellas débiles y evolucionadas, cuya edad se remonta probablemente hasta 10 mil millones de años, por lo que tendría la misma edad que las galaxias próximas. El Hubble también ha podido identificar en esta galaxia estrellas variables cefeidas (cuyo brillo intrínseco varía de forma regular de una forma que está relacionada con el período de variación), lo que ha permitido refinar la distancia a la que se encuentra esta galaxia, que es de unos 59 millones de años-luz, algo más lejos de lo que se creía.

Sin embargo, en cierta manera, esta galaxia sí es especial. Observaciones espectroscópicas demuestran que se compone casi exclusivamente de hidrógeno y helio (los componentes primordiales creados en el Big Bang), con muy pocos elementos pesados (que se forman a lo largo de la evolución de las estrellas), por lo que se deduce que, hasta hace poco, el ritmo de formación estelar ha sido muy bajo. En cambio, actualmente, el aspecto que presenta la galaxia es el de un sistema que está sufriendo un intenso episodio de formación estelar, probablemente debido a la interacción con una galaxia vecina.

Astrónomos aficionados descubren el tránsito de un planeta de otra estrella

Un equipo internacional de astrónomos aficionados pertenecientes a la organización Transitsearch ha confirmado que, alrededor de la estrella HD 17156 (una estrella de tipo solar situada a unos 250 años-luz de la Tierra, en la constelación de Casiopea), gira un planeta con una masa de unos 3’1 Júpiter y un diámetro de 1’15 Júpiter.

La existencia de este planeta ya había sido descubierta a principios de este año por astrónomos de la San Francisco State University. La observación de este tránsito es uno de los hallazgos más importantes realizados hasta ahora por astrónomos aficionados, y un claro ejemplo de la importancia de la colaboración entre éstos y los profesionales.

El tránsito, que se produjo entre el 9 y el 10 de septiembre pasados, y duró 186 minutos, fue observado parcialmente en sus fases iniciales por Claudio Lopresti y Daniele Gasparri, aficionados italianos, pero José Manuel Almenara, del Instituto de Astrofísica de Canarias, pudo observar el tránsito por completo con su equipo amateur, un telescopio de 30 cm de apertura y una cámara CCD, que captó una disminución del 0’6% en el brillo de la estrella debida al paso del planeta frente a la misma.

Posteriormente, en la noche del 30 de septiembre al 1 de octubre, otros observadores profesionales y amateurs norteamericanos observaron el tránsito a la hora prevista, confirmando el descubrimiento.

La órbita de este planeta, llamado HD 17156b, es la más excéntrica (e=0’67) y con el período más largo (21’22 días) de los que se conocen hasta ahora para exoplanetas que transitan ante su estrella. En el punto más alejado de su órbita alrededor de la estrella, el planeta llega a estar 26 veces más lejos de ella de lo que llega a estar en el punto más cercano, en el que apenas está a 7 radios estelares de ella (un 5% de la distancia que hay entre la Tierra y el Sol), por lo que está sometido a cambios muy fuertes de la cantidad de radiación que recibe, que se deben reflejar en variaciones muy notables de su temperatura superficial, especialmente en la cara de planeta que mira a la estrella durante las horas de máxima aproximación.

Hasta ahora se conocen 28 planetas que transitan frente a sus respectivas estrellas. De todos ellos, éste es el más peculiar, por lo que futuras observaciones, especialmente en la banda del infrarrojo ayudarán a conocer mejor este fascinante sistema y la diversidad de planetas que pueblan nuestra Galaxia.