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¿Por qué tanto revuelo con LIGO?
Hace más de 100 años Albert Einstein propuso la Teoría de Relatividad General, la cual explica qué es la fuerza de atracción gravitacional:
resulta que un cuerpo con masa deforma al espacio tiempo, y es esa deformación la que “jala” gravitacionalmente a otros cuerpos cercanos. El ejemplo típico para entender esto es imaginarse una sábana extendida por sus cuatro esquinas y a una bola de boliche sobre la sábana. La sábana se deforma por el peso de la bola de boliche. Si colocásemos una pelota de tenis también sobre la sábana, ésta rodaría hacia la bola de boliche.
Imagen: NASA
Estas ondas estiran y apachurran al espacio-tiempo al moverse a través de él. Si una onda gravitacional nos atraviesa, nosotros también nos estiramos y apachurramos. Lo que pasa es que su efecto es tan minúsculo, que no nos damos cuenta. El estiramiento que sufrimos es equivalente al cambio que significaría mover la estrella más cercana al Sol ¡una distancia igual al grosor de un cabello! Por eso hay tanto revuelo con LIGO, porque lleva a cabo observaciones que parecerían imposibles. Para detectar ondas gravitacionales se utiliza este observatorio que cuenta con dos instalaciones que se encuentran a una distancia de 3002 kilómetros entre sí. La razón de que haya dos instalaciones independientes es para verificar que la señal sea detectada en ambos y así evitar errores en las detecciones; y también para conocer la dirección en la que se produjeron las ondas gravitacionales. Cada una de estas dos instalaciones tiene forma de L. Por cada uno de los brazos de la “L” se hace pasar un láser que al final rebota en un espejo y regresa por donde vino. La longitud de los dos brazos es la misma y hay un detector que mide el tiempo que tarda el láser en hacer el recorrido antes mencionado. ¡Los detectores son capaces de medir diferencias de longitud de 1/10,000 veces el ancho de un protón! De esta forma, cuando hay un evento en el universo que libera ondas gravitacionales muy intensas, el observatorio LIGO es capaz de medir su paso por la Tierra. Las ondas gravitacionales son más intensas en tanto la aceleración de los cuerpos que las producen es mayor. La aceleración máxima se produce cuando dos cuerpos chocan. Es por esto que la primera detección de ondas gravitacionales en 2015 ocurrió cuando se midieron las ondas producidas por el choque de dos agujeros negros. Podemos calcular las masas de los cuerpos que producen las ondas gravitacionales que medimos porque la duración y forma de la señal medida depende de ellas. Por ejemplo, el primer choque detectado entre dos agujeros negros produjo una señal muy corta, de sólo ⅕ de segundo de duración (puedes escuchar la señal convertida a sonido aquí: https://youtu.be/QyDcTbR-kEA). Por el contrario, la señal observada en agosto del 2017 de la colisión de dos estrellas de neutrones, mucho menos masivas que los agujeros negros, produjo una señal de 100 segundos de duración (https://youtu.be/_SQbaILipjY). El resultado publicado el día de hoy sobre el descubrimiento de una nueva señal de ondas gravitacionales producida por la colisión de dos estrellas de neutrones es muy interesante por otra razón. La masa combinada de las dos estrellas de neutrones que colisionaron es mayor de lo que se esperaba pudiera ser posible. Esto plantea importantes incógnitas para la Astrofísica. En caso de que sí se haya tratado de dos estrellas de neutrones, tal vez los modelos sobre el límite de masa de este tipo de objetos tengan que corregirse. Otra posible explicación es que uno de los cuerpos en la colisión haya sido un agujero negro y no una estrella de neutrones, lo cual es interesante en sí mismo porque sería la primera vez que se observa un agujero negro tan pequeño. Lo inesperado de este resultado hizo que la publicación se retrasara. La detección de las ondas gravitacionales fue hecha desde abril del 2019, pero es apenas ahora que las personas a cargo de la investigación publicaron el hallazgo. Para poder obtener respuesta a las interrogantes nuevas que se han planteado, habrá que esperar a futuras observaciones de ondas gravitacionales.
7 de enero 2020Por: Anahí Caldú Primo
Para consultar la nota de prensa original: https://www.ligo.org/detections/GW190425/pr-spanishV2.pdf Para consultar el artículo original: https://dcc.ligo.org/public/0161/P190425/007/gw190425-discovery.pdf |
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FRB: Destellos rápidos de radio¿Has escuchado hablar de los destellos rápidos de radio? Esto que ves en el video es la detección de uno de ellos.
Destello de radio de FRB 121102 convertido de intensidad en ondas de radio a sonido. de ICRAR en Vimeo. Crédito: Andrew Seymour (NAIC, Arecibo)
Años después comenzaron a reportarse más descubrimientos de este tipo, y en 2014 hasta adquirieron un nombre propio: destellos rápidos de radio o FRB, por sus siglas en inglés.
En 2015 comenzaron a encontrarse FRB “repetitivos” en datos de archivo de observaciones hechas en 2012. En estos casos los destellos de radio se repiten, pero sin un patrón claro, parecerían producirse de forma aleatoria.
Imagen: FRB 180814.J0422+73 repetitivo. Los pulsos se repiten, pero no tienen un patrón claro. Crédito: Amiri, M. et al., A second source of repeating fast radio bursts, Nature 566, 235-238.
Hasta la fecha no se sabe con certeza qué produce estos destellos, aunque hay decenas de teorías al respecto. Las teorías más plausibles proponen la presencia de objetos compactos, como estrellas de neutrones, agujeros negros o magnetares. El problema es que para poder saber a ciencia cierta cuál es su origen, es indispensable conocer con precisión su localización. Los destellos duran del orden de milisegundos, y es muy complicado ubicar las galaxias en donde se originan. Lo que sí se sabe es que su origen es extragaláctico, y algunos de ellos pueden estar MUY lejos de nuestra galaxia. La mayor parte de los FRB han sido descubiertos en sondeos que observan gran parte del cielo, lo que facilita detectar eventos transitorios como estos. Sin embargo, para poder determinar la localización exacta de su origen es necesario utilizar interferómetros, o muchos radiotelescopios funcionando como un único telescopio. Los interferómetros tienen un campo de visión muy reducido. Usar al mismo tiempo los dos métodos de observación es complicado. Aunque se han reportado cerca de ochenta detecciones de FRBs, diez de los cuales son repetitivos, hasta hace poco sólo se conocía la localización de cuatro de ellos. El único FRB “repetitivo” que había podido localizarse se sitúa en una galaxia enana de muy baja metalicidad. Los otros tres, FRBs “sin repetición” se observaron en galaxias más masivas y con mayor metalicidad, lo que parecía dar pistas sobre el porqué de los dos tipos distintos de FRBs.
La presencia de este periodo da pistas sobre la naturaleza de los destellos. Los modelos más plausibles apuntan a la presencia de dos objetos orbitando uno alrededor del otro, aunque todavía son necesarias más observaciones para poder llegar a una conclusión más certera sobre qué está originando estos destellos. 2 de marzo 2020Por: Anahí Caldú Primo
Si quieres saber más: Artículo sobre la determinación de la periodicidad de FRB 180916.J0158+65: https://arxiv.org/pdf/2001.10275.pdf
Localización del FRB 180916.J0158+65 en una galaxia espiral: https://www.latam.mpg.de/91645/observaci-n-instituto-max-planck-de-radio-astronom-a |
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No es un pájaro, no es un avión… ¡es Venus!
Estos días, mientras el Sol se esconde por el horizonte, comienza a vislumbrarse un punto reluciente en el cielo. Su intenso brillo es tan sorprendente, que algunas personas pueden sentirse hasta intimidadas por el mismo. Aparece antes que cualquier otra estrella. Muchos podrían pensar que se trata justamente de eso, de una estrella; pero al mismo tiempo, el que sea tan brillante, lo hace desconcertante. La solución al enigma es que no se trata de una estrella, ni de algún objeto construido por las personas, se trata de nuestro planeta vecino, Venus. ¿Por qué brilla tanto?, te preguntarás. Los planetas, a diferencia de las estrellas, no emiten luz propia. Son visibles porque reflejan la luz del Sol. Venus es particularmente brillante por dos razones. La primera es que su atmósfera se compone de nubes muy densas de dióxido de carbono que reflejan muy eficientemente la luz del Sol; alrededor del 70% de la luz incidente en su atmósfera es reflejada. La segunda razón es que Venus es el segundo planeta del sistema solar y la Tierra, el tercero. Por lo mismo, Venus es el planeta que más se acerca a nuestro planeta en algún momento de su órbita. Cuando más cerca están el uno del otro, los separa una distancia de sólo alrededor de 40 millones de kilómetros. Esto ocurre cada 583 días. El día de hoy, la distancia entre ambos es de 61.31 millones de kilómetros. El 3 de junio, Venus y la Tierra estarán en el punto más cercano del presente ciclo de 583 días y los separará una distancia de 43.17 millones de kilómetros. Pensarás que entonces ése es el mejor día para salir a ver a Venus, pero si lo haces, te llevarás una decepción. Su posición aparente en el cielo estará tan cerca del Sol, que el brillo de nuestra estrella opacará completamente el suyo. Por eso es mejor que aproveches este mes previo para ver a Venus en todo su esplendor.
Cuando vemos a Venus al atardecer, como en estos días, es porque éste se encuentra “atrasado” con respecto al Sol, es decir, vemos al Sol desaparecer en el horizonte, y Venus lo hace después. Al moverse Venus alrededor del Sol una mayor velocidad que la Tierra, llegará un momento en el que “alcanzará” al Sol. En ese momento, la distancia entre ambos planetas será la menor posible. En el presente ciclo de 583 días, esto sucederá el 3 de junio. Los días cercanos al mayor acercamiento entre los planetas no podremos ver a Venus porque estará demasiado cerca del Sol en su proyección en el cielo y el brillo de nuestra estrella lo opacará completamente. Finalmente, Venus “adelantará” o “rebasará” al Sol, y se podrá ver nuevamente a mediados de junio, aunque en este caso sólo podrán verlo los madrugadores ya que será visible al amanecer.
Te invito a que, en este mes de recogimiento, te asomes a una ventana o salgas a tu azotea después de la puesta del Sol, mires hacia el oeste y te dejes maravillar por este espectáculo natural.
Coolcosmos.ipac.caltech.edu https://theskylive.com/how-far-is-venus
6 de mayo 2020Por: Anahí Caldú Primo
Referencias: www.coolcosmos.ipac.caltech.edu
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Un año después de la primeraimagen de un agujero negroJustamente hoy hace un año la colaboración del Telescopio de Horizonte de Eventos, o EHT por sus siglas en inglés, presentó la primera imagen de un agujero negro. La existencia de este tipo de objeto, propuesto por primera vez a principios del siglo XX después de que Einstein publicara su teoría de relatividad general, quedó de esta forma, contundentemente comprobada. Se llama agujero negro a un objeto con una densidad de masa tan grande que ni siquiera la luz (cuya velocidad es la mayor posible en el universo) puede escapar de su atracción gravitacional cuando pasa lo suficientemente cerca de él (una explicación más detallada: http://www2.astroscu.unam.mx/uc3/index.php/80-inicio/78-audios).
El principal objetivo del EHT es observar los centros de dos galaxias, la nuestra y una galaxia elíptica gigante a 53.4 millones de años luz de distancia conocida como M87, para obtener imágenes de los agujeros negros súpermasivos que habitan en ellos.
Imagen izquierda: composición de imágenes del centro de nuestra galaxia en rayos X (azul) e infrarrojo (rosa) con un acercamiento en rayos X a la región de Sagitario A*. Crédito: rayos X:NASA/UMass/D.Wang et al., IR: NASA/STScI. Imagen derecha: imagen infrarroja de la galaxia M87, con un acercamiento a la parte central en donde se ven dos chorros de gas, producto del agujero negro súpermasivo que hay en su centro. Crédito: NASA/JPL. Estas dos galaxias fueron seleccionadas porque el tamaño del EHT es suficiente como para ver cada uno de sus agujeros negros. A pesar de que el agujero negro de M87 está dos mil veces más lejos que el agujero negro de nuestra galaxia, conocido como Sagitario A*, también es casi dos mil veces más masivo. El resultado es que el tamaño aparente de estos dos agujeros negros es similar, a pesar de que se encuentren a distancias tan distintas. Es algo similar a lo que pasa con la Luna y el Sol: en realidad el Sol es alrededor de 400 veces más grande que la Luna, pero también se encuentra casi 400 veces más lejos de la Tierra. El resultado es que ambos parecen ser del mismo tamaño en el cielo. El año pasado la comunidad astronómica recibió con expectativa los resultados que fueron presentados en una conferencia simultánea en diferentes lugares del mundo el 10 de abril, resultados que causaron mucho revuelo. Por primera vez tuvimos ante nuestros ojos la imagen de la sombra que produce un agujero negro sobre el gas caliente de su alrededor, en particular el de la galaxia M87. Esta imagen confirma que la teoría de relatividad general de Einstein es correcta al pie de la letra, al menos hasta las escalas que pudieron ser observadas con este telescopio, del tamaño de nuestro planeta. Cien años antes de que esta imagen fuese revelada, la teoría de Einstein ya predecía qué se observaría.
Imagen: agujero negro en el centro de la galaxia M87. Esta imagen fue obtenida por el Telescopio de Horizonte de Eventos. El centro obscuro es la sombra del agujero negro en el gas caliente que se ve en diferentes tonos de amarillo y rojo. Al día de hoy todavía no se han publicado los resultados de las observaciones de Sagitario A* en nuestra Galaxia. Esto no es sorprendente porque estas observaciones son técnicamente muy complicadas, ya que hay que limpiar los datos de todo el ruido que producen las nubes de gas gigantes que hay entre nosotros y el centro galáctico. Sin embargo, el EHT sigue trabajando también en otros objetos del universo. Por ejemplo, esta semana se presentaron resultados del cuásar 3C 279. Las galaxias muy lejanas tienen agujeros negros que se encuentran activos, es decir, que “están tragando” grandes cantidades de gas que caen hacia ellos. El gas se acelera a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, lo que hace que emita una gran cantidad de radiación. La energía liberada de esta forma es tan grande, que las galaxias que albergan estos agujeros negros muchas veces no pueden observarse, ya que el brillo de su centro las opaca. Por eso se conocen con el nombre de cuásares, porque parecerían ser más bien estrellas, con toda la luz emitida en una región muy pequeña.
El EHT ha sido capaz de adentrarse a las regiones centrales de 3C279 y ver en detalle a escalas de unos pocos años luz para mostrarnos el chorro de material que es expulsado por los fenómenos tan energéticos que ocurren alrededor del agujero negro. Las observaciones dan nuevas pistas a los astrónomos sobre los mecanismos que logran acelerar las partículas a velocidades cercanas a la de la luz tan cerca del agujero negro súpermasivo. Este resultado es uno de los muchos que seguramente este telescopio nos dará en los siguientes años, así que, ¡ponte atento! 10 de abril 2020Por: Anahí Caldú Primo
Si quieres saber más: Artículo sobre la primer imagen de un agujero negro: https://arxiv.org/abs/1906.11241
Nota sobre los resultados del cuásar 3c279: https://eventhorizontelescope.org/blog/something-is-lurking-in-the-heart-of-quasar-3c-279 |
| NOTAS DE DIVULGACIÓN EN TEMAS DE ASTROFÍSICA | ||
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El observatorio HAWC y el Universo extremos a la vuelta de la casa. El observatorio High Altitude Water Cherenkov (HAWC) es un laboratorio dedicado a observar el universo en las más altas energías, entre 100 GeV y 100 TeV. HAWC busca realizar mapas estelares y estudiar fotones y rayos cósmicos que provienen de destellos de rayos gamma, núcleos activos de galaxias, remanentes de supernovas y nebulosas de viento de pulsares, entre otros. |
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No es un pájaro, no es un avión...¡es Venus! Estos días, mientras el Sol se esconde por el horizonte, comienza a vislumbrarse un punto reluciente en el cielo. Su intenso brillo es tan sorprendente, que algunas personas pueden sentirse hasta intimidadas por el mismo. Aparece antes que cualquier otra estrella. Muchos podrían pensar que se trata justamente de eso, de una estrella; pero al mismo tiempo, el que sea tan brillante, lo hace desconcertante. |
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Un año después de la primera imagen de un agujero negro Justamente hoy hace un año la colaboración del Telescopio de Horizonte de Eventos, o EHT por sus siglas en inglés, presentó la primera imagen de un agujero negro. La existencia de este tipo de objeto, propuesto por primera vez a principios del siglo XX después de que Einstein publicara su teoría de relatividad general, queda de esta forma, contundentemente comprobada. |
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Destellos rápidos de radio ¿Has escuchado hablar de los destellos rápidos de radio? |
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¿Por qué tanto revuelo con LIGO? Hace más de 100 años Albert Einstein propuso la Teoría de Relatividad General, la cual explica qué es la fuerza de atracción gravitacional: resulta que un cuerpo con masa deforma al espacio tiempo, y es esa deformación la que “jala” gravitacionalmente a otros cuerpos cercanos. El ejemplo típico para entender esto es imaginarse una sábana extendida por sus cuatro esquinas y a una bola de boliche sobre la sábana. La sábana se deforma por el peso de la bola de boliche. Si colocásemos una pelota de tenis también sobre la sábana, ésta rodaría hacia la bola de boliche. |
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Contaminación lumínica
La contaminación lumínica se define como el flujo luminoso proveniente de fuentes artificiales de luz que provoca el aumento del brillo del cielo nocturno, disminuyendo la visibilidad de los cuerpos celestes. Es innecesaria tanto su intensidad, uso, dirección de alumbrado y horarios de funcionamiento dadas las actividades para las que originalmente fue diseñada. |
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