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Por primera vez, el Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) de la NASA ha observado la fusión de puntos de rayos X, a millones de grados de temperatura, en la superficie de un magnetar, un núcleo estelar supermagnetizado del tamaño aproximado de una ciudad.

“NICER rastreó cómo tres puntos calientes emisores de brillantes rayos X deambularon lentamente por la superficie del objeto mientras, a su vez, disminuían de tamaño, proporcionando la mejor vista hasta ahora de este fenómeno”, dijo George Younes, investigador de la Universidad George Washington en Washington y del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. “La mancha más grande finalmente se fusionó con una más pequeña, que es algo que no habíamos visto antes”.

Este conjunto único de observaciones, descrito en un artículo dirigido por Younes y publicado el 13 de enero en The Astrophysical Journal Letters, ayudará a orientar a los científicos para obtener una comprensión más completa de la interacción entre la corteza y el campo magnético de estos objetos extremos.

Un magnetar es un tipo de estrella de neutrones aislada, es el núcleo aplastado remanente tras la explosión de una estrella masiva. Una estrella de neutrones está hecha de materia tan densa, que una cucharadita de su materia, pesaría tanto como una montaña en la Tierra, es como si se comprimiera incluso más masa que la del sol en una esfera de 20 kilómetros de diámetro.

Lo que distingue a los magnetares es que tienen los campos magnéticos más fuertes conocidos hasta la fecha, hasta 10 billones de veces más intensos que los de un imán de nevera y mil veces más fuertes que los de una estrella de neutrones típica. El campo magnético representa un enorme almacén de energía que, cuando se altera, puede generar una explosión de actividad de rayos X que dura de meses a años.

El 10 de octubre de 2020, el Neil Gehrels Swift Observatory de la NASA descubrió un estallido de un nuevo magnetar, llamado SGR 1830-0645 (SGR 1830 para abreviar). Está ubicado en la constelación Scutum, y aunque su distancia no se conoce con precisión, los astrónomos estiman que el objeto se encuentra a unos 13.000 años luz de distancia. Swift apuntó su telescopio de rayos X hacia la fuente y detectó que emitía pulsos periódicamente, que revelaron que el objeto giraba cada 10,4 segundos.

Las mediciones NICER del mismo día muestran que la emisión de rayos X exhibió tres picos cercanos con cada rotación. Estos picos fueron causados ​​cuando tres regiones superficiales individuales, mucho más calientes que sus alrededores, giraron dentro y fuera de nuestra vista.

NICER observó a SGR 1830 casi a diario, desde su descubrimiento hasta el 17 de noviembre, después de lo cual el Sol estuvo demasiado cerca del campo de visión para seguir realizando observaciones seguras. Durante este período, los picos de emisión cambiaron gradualmente, ocurriendo en momentos ligeramente diferentes en la rotación del magnetar. Los resultados predicen un modelo en el que las manchas se forman y se mueven como resultado del movimiento de la corteza, de la misma manera que el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra impulsa la actividad sísmica.

“La corteza de una estrella de neutrones es inmensamente fuerte, pero el intenso campo magnético de un magnetar puede presionarla más allá de sus límites”, dijo Sam Lander, astrofísico de la Universidad de East Anglia en Norwich, Reino Unido, y coautor del estudio. “Comprender este proceso es un gran reto para los teóricos, y ahora NICER y SGR 1830 nos han brindado una visión mucho más directa de cómo se comporta la corteza bajo ese estrés extremo”.

El equipo cree que estas observaciones revelan una sola región activa donde la corteza se ha fundido parcialmente, deformándose lentamente debido a la tensión magnética. Los tres puntos calientes en movimiento probablemente representan ubicaciones donde los bucles coronales, similares a los brillantes arcos de plasma que se ven en el Sol, se conectan a la superficie. La interacción entre los bucles y el movimiento de la corteza impulsa el comportamiento de deriva y fusión.

“Los cambios en la forma del pulso, incluida la disminución del número de picos, solo se habían visto anteriormente en unas pocas observaciones ‘instantáneas’ muy separadas en el tiempo, por lo que no había forma de seguir su evolución”, dijo Zaven Arzoumanian, líder científico de NICER en Goddard. . “Tales cambios podrían haber ocurrido repentinamente, lo que sería más consistente con un campo magnético que se tambalea, que con puntos calientes errantes”.

NICER es una Misión de Oportunidad de Astrofísica dentro del Explorers Program de la NASA, que ofrece la oportunidad de realizar vuelos frecuentemente para investigaciones científicas a nivel mundial desde el espacio, utilizando enfoques de gestión innovadores, optimizados y eficientes dentro de las áreas de ciencia de heliofísica y astrofísica. La Space Technology Mission Directorate de la NASA mantiene el componente SEXTANT de la misión.

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Edición: R. Castro.

Con sus paneles solares ya instalados, la nave espacial está a punto de terminar su configuración final antes del lanzamiento previsto para agosto.

La misión Psyche de la NASA está casi lista para su viaje de 2.400 millones de kilómetros, impulsado por energía solar, hacia un misterioso asteroide rico en metales, con el mismo nombre que la misión. Los paneles solares gemelos se han unido al cuerpo de la nave espacial, se han desplegado y luego se han reubicado. Este hito acerca a la nave a la finalización de su construcción antes de su lanzamiento en agosto.

“Ver la nave espacial completamente ensamblada por primera vez es un gran logro; hay mucho orgullo”, dijo Brian Bone, quien dirige las operaciones de ensamblaje, prueba y lanzamiento de la misión en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California. “Esta es la parte verdaderamente divertida. Estás sintiendo que todo se une. Sientes que la energía cambia y cambia”.

Los paneles solares son los más grandes que se hayan instalado en el JPL, abarcan 75 metros cuadrados, tienen forma de cruz y constan de cinco piezas. Cuando las matrices se desplieguen por completo en vuelo, la nave espacial tendrá aproximadamente el tamaño de una cancha de tenis individual. Tras un viaje de tres años y medio impulsado por energía solar, la nave llegará al asteroide Psyche en 2026, que tiene 280 kilómetros en su punto más ancho y se cree que es inusualmente rico en metal. La nave espacial pasará casi dos años orbitando cada vez más cerca del asteroide para estudiarlo.

Aventurarse al cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, lejos del Sol, presenta grandes retos para esta misión, que adaptó la tecnología satelital comercial estándar en órbita terrestre para su uso en el frío y la oscuridad del espacio profundo. Cerca de la Tierra, los paneles solares generan 21 kilovatios, suficiente electricidad para alimentar tres o cuatro hogares estadounidenses promedio. Pero en Psyche, producirán solo alrededor de 2 kilovatios, lo justo para poco más que un secador de pelo.

“La tecnología subyacente no es muy diferente a la de los paneles solares instalados en una casa, pero los de Psyche son hipereficientes, livianos, resistentes a la radiación y capaces de proporcionar más energía con menos luz solar”, dijo Peter Lord, director técnico de Psyche en Maxar Technologies en Palo Alto, California, donde se construyeron los componentes y el chasis de propulsión eléctrica solar. “Estas matrices están diseñadas para funcionar en condiciones de poca luz, lejos del Sol”, agregó.

Después de instalar y el desplegar los tres paneles centrales, dentro de una sala limpia en el JPL, las matrices de Psyche se plegaron contra el chasis y se guardaron para realizar más pruebas a la nave espacial. Las matrices volverán a Maxar, que cuenta con equipos especializados para probar el despliegue de los dos paneles transversales perpendiculares. A finales de esta primavera, los componentes se unirán a la nave espacial en el Kennedy Space Center de la NASA en Florida y se encapsularán para realizar el lanzamiento desde Cabo Cañaveral.

Aproximadamente una hora después del lanzamiento, los segmentos se desplegarán hasta conformarse según lo previsto durante un proceso que durará siete minutos y medio por cada ala. Después proporcionarán toda la energía para el viaje al asteroide Psyche, así como la energía necesaria para operar los instrumentos científicos: un magnetómetro para medir cualquier campo magnético que pueda tener el asteroide, generadores de imágenes para fotografiar y mapear su superficie, y espectrómetros para revelar la composición de esa superficie. Los segmentos suponen también una demostración de la tecnología de Deep Space Optical Communications, que pondrá a prueba las comunicaciones láser de datos de alta velocidad.

Lo que los instrumentos transmitan a los científicos les permitirá una mayor comprensión de este misterioso asteroide. Una posible explicación para el anormal contenido de metal de Psyche es que se formó en los inicios de la historia de nuestro sistema solar, ya sea como material remanente de un planetesimal, uno de los componentes básicos de los planetas rocosos, o como material primordial que nunca llegó a fusionarse. Esta misión tiene como objetivo descubrir y ayudar a responder a las preguntas fundamentales sobre el núcleo metálico de la Tierra y la formación de nuestro sistema solar.

Más datos sobre de la misión Psyche

La Universidad Estatal de Arizona lidera la misión Psyche. El JPL, que Caltech administra para la NASA en Pasadena, California, es responsable de la administración general, la ingeniería del sistema, la integración, las pruebas y las operaciones de la misión. Maxar proporciona el chasis de la nave espacial de propulsión eléctrica solar de alta potencia. Psyche fue seleccionada en 2017 como la misión número 14 del Discovery Program de la NASA.

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Edición: R. Castro.

Los instrumentos científicos y otro hardware se están preparando para unirlos a la nave espacial antes de su lanzamiento a la luna helada de Júpiter, Europa, que tendrá lugar en 2024.

Cuando esté completamente ensamblada, la nave de Europa Clipper de la NASA tendrá el tamaño de un SUV con unos paneles solares, de tal envergadura, que abarcarían una cancha de baloncesto (los paneles ayudarán a alimentar satisfactoriamente a la nave espacial durante su viaje a Europa, la luna helada de Júpiter). Casi todos los detalles de la nave espacial habrán sido hechos a mano.

La tarea de ensamblaje está teniendo lugar en salas limpias del Jet Propulsion Laboratory de la agencia, en el sur de California. Los componentes de ingeniería y los instrumentos científicos están comenzando a llegar de todo el país y de Europa. Antes de fin de año, se espera que la mayor parte del hardware de vuelo, incluido un conjunto de nueve instrumentos científicos, estén listos.

El cuerpo principal de la nave espacial es un módulo de propulsión de 3 metros de altura, diseñado y construido por el Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) en Laurel, Maryland, con la ayuda del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland y el JPL. El módulo, equipado con electrónica, radios, cableado y el subsistema de propulsión, se enviará al JPL esta primavera. La antena de alta ganancia, de 3 metros de ancho de Europa Clipper, también llegará pronto al laboratorio.

“Estamos entrando en la fase en la que vemos cómo se unen todas las piezas”, dijo Jan Chodas, gerente de proyectos de Europa Clipper, del JPL. “Será muy emocionante ver cómo se integran y prueban el hardware, el software de vuelo y los instrumentos. Para mí, es el siguiente nivel de descubrimiento. Aprenderemos cómo funcionará realmente el sistema que diseñamos”.

La luna Europa, de la cual los científicos están seguros de que alberga un océano interno con el doble de la cantidad de agua que todos los océanos de la Tierra combinados, puede tener actualmente condiciones adecuadas para mantener la vida. Europa Clipper orbitará Júpiter y hará sobrevuelos a Europa para recopilar datos sobre la atmósfera, la superficie e interior de la luna. Su sofisticada carga útil investigará todo, la profundidad y la salinidad del océano, el grosor de la corteza de hielo, las características de las plumas que pueden estar emanando agua subsuperficial al espacio.

El primer instrumento de ciencia que se implementará fue entregado al JPL por un equipo del Southwest Research Institute de San Antonio, Texas, la semana pasada. El espectrógrafo ultravioleta, llamado Europa-UVS, buscará signos de plumas por encima de la superficie de Europa. El instrumento recoge la luz ultravioleta, luego separa las longitudes de onda de esa luz para ayudar a determinar la composición de la superficie y los gases de la atmósfera en la luna.

A medida que cada instrumento llegue al JPL, se integrará en la nave espacial y se re-probará. Los ingenieros deben asegurarse de que los instrumentos puedan comunicarse con el ordenador de vuelo, el software de la nave espacial y el subsistema de energía.

Una vez que todos los componentes se hayan integrado, se trasladará a Europa Clipper a la enorme cámara de vacío térmica del JPL para realizar pruebas que simulen el severo entorno del espacio profundo. También se realizarán pruebas intensas de vibraciones para garantizar que Europa Clipper pueda resistir el zarandeo del lanzamiento. Luego se llevará a Cabo Canaveral, Florida, para su lanzamiento en Octubre de 2024.

Para los líderes de esta misión, ver como los componentes de ingeniería se unen con la flota de instrumentos va a ser especialmente emocionante, ya que saben lo duro que han trabajado los equipos durante la pandemia de Coronavirus.

“No sé cómo me sentiré al ver esto uniéndose. Sospecho que será algo abrumador “, dijo Robert Pappalardo, director científico de Europa Clipper del JPL. “Está sucediendo, se está volviendo real. Se está volviendo tangible”.

“Todas las vías paralelas del desarrollo del hardware y software comenzarán a unirse de tal manera que será muy visible para el equipo”, dijo Jordan Evans, el gerente adjunto de proyectos del JPL. “Los ojos de todos se dirigen hacia el sistema integrado que se está integrando, lo cual es emocionante”.

Más información de la misión Europa Clipper

Las misiones como Europa Clipper contribuyen al campo de la astrobiología, la investigación interdisciplinaria sobre las variables y las condiciones de los planetas lejanos que podrían albergar la vida tal como la conocemos. Si bien Europa Clipper no es una misión de detección de vida, realizará un reconocimiento detallado de Europa e investigará si la Luna Hícana, con su Océano Subsuperficial, tiene la capacidad de albergar vida. Comprender la habitabilidad de Europa podrá ayudar a los científicos a entender mejor cómo se desarrolló la vida en la Tierra y el potencial de encontrar vida más allá de nuestro planeta.

Gestionado por Caltech en Pasadena, California, el JPL lidera el desarrollo de la Misión Europa Clipper en asociación con APL para la Science Mission Directorate de la NASA, en Washington. La Planetary Missions Program Office del Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama, realiza la gestión del programa de la Misión Europa Clipper.

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Edición: R. Castro.

Una peculiaridad en el diseño del observatorio de rayos X ha hecho posible que los astrónomos utilicen luz no deseada para estudiar incluso más objetos cósmicos que antes.

Durante casi 10 años, el observatorio espacial de rayos X NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA, ha estado estudiando algunos de los objetos de mayor energía del universo, como estrellas muertas en colisión o enormes agujeros negros que se alimentan de gas caliente. Durante ese tiempo, los científicos han tenido que lidiar con la luz residual que se filtra a través de los lados del observatorio, lo que interfiere con las observaciones, como ocurre en una llamada telefónica cuando el ruido de fondo perturba la comunicación.

Ahora, los miembros del equipo han descubierto cómo usar esa luz de rayos X para estudiar los objetos en la visión periférica de NuSTAR mientras realizan observaciones. Esta nueva técnica puede multiplicar los conocimientos que proporciona NuSTAR. Un nuevo artículo científico publicado en el Astrophysical Journal describe el primer uso de NuSTAR observando esa luz residual para aprender sobre un objeto cósmico, en este caso, una estrella de neutrones.

Como restos de material que quedan después del colapso de una estrella, las estrellas de neutrones son uno de los objetos más densos del universo, solo superados por los agujeros negros. Sus poderosos campos magnéticos atrapan partículas de gas y las canalizan hacia la superficie de la estrella de neutrones. A medida que las partículas se aceleran y activan, liberan rayos X de alta energía que NuSTAR es capaz de detectar.

El nuevo estudio describe un sistema llamado SMC X-1, que consiste en una estrella de neutrones que orbita una estrella en su secuencia principal, ubicadas en una de las dos pequeñas galaxias que orbitan a la Vía Láctea. El brillo de la salida de rayos X de SMC X-1 parece variar enormemente cuando se observa con telescopios, pero tras décadas de observaciones directas realizadas por NuSTAR y otros telescopios, han revelado un patrón de fluctuaciones. Los científicos han identificado varias razones por las que SMC X-1 cambia de brillo cuando se estudia con telescopios de rayos X. Por ejemplo, el brillo de los rayos X se atenúa a medida que la estrella de neutrones se sumerge detrás de la estrella viva con cada órbita. Según el documento, los datos de la luz residual fueron lo suficientemente sensibles como para detectar algunos de esos cambios.

“Creo que este artículo muestra que este estudio de luz residual es viable, porque observamos fluctuaciones de brillo en la estrella de neutrones en SMC X-1 que ya hemos confirmado a través de observaciones directas”, dijo McKinley Brumback, astrofísico de Caltech en Pasadena, California, y autor principal del nuevo estudio. “En el futuro, sería genial si pudiéramos usar los datos de luz residual para observar objetos cuando aún no sabemos si están cambiando regularmente en brillo y usar así este método para detectar cambios”.

Forma y Función

El nuevo enfoque es posible gracias a la forma de NuSTAR, que es similar a una mancuerna o un hueso de perro: tiene dos componentes voluminosos en cada extremo de una estructura de 10 metros de largo llamada mástil desplegable. Por lo general, los investigadores apuntan uno de los extremos voluminosos, que contiene la óptica o el hardware que recolecta los rayos X, al objeto que desean estudiar. La luz viaja a lo largo del brazo hasta los detectores, ubicados en el otro extremo de la nave espacial. La distancia entre ambos permite enfocar la luz.

Pero la luz residual también llega a los detectores, entrando por los lados del mástil, sin pasar por la óptica. Aparece en el campo de visión de NuSTAR junto con la luz de cualquier objeto que el telescopio observe directamente y, a menudo, es bastante fácil de identificar a simple vista: forma un círculo de luz tenue que emerge de los lados de la imagen. (Como ya se sabe, la luz residual es un problema para muchos otros telescopios espaciales y terrestres).

Un grupo de miembros del equipo de NuSTAR ha pasado los últimos años separando la luz residual de varias observaciones de NuSTAR. Después de identificar fuentes de rayos X conocidas y brillantes en la periferia de cada observación, usaron modelos informáticos para predecir cuánta luz residual debería aparecer en función de qué objeto brillante estuviera cerca. También estudiaron casi todas las observaciones de NuSTAR para confirmar la indicación reveladora de luz residual. El equipo creó un catálogo de alrededor de 80 objetos para los cuales NuSTAR había recopilado observaciones de luz residual, y llamaron a este catálogo “StrayCats”.

“Imagínese sentarse en una sala de cine tranquila, ver un drama y estar escuchando las explosiones de la película de acción que se reproduce en la sala de al lado”, dijo Brian Grefenstette, científico investigador principal de Caltech y miembro del equipo de NuSTAR que dirige el trabajo de StrayCats. “En el pasado, así era la luz residual: una distracción de lo que intentábamos enfocar. Ahora tenemos las herramientas para convertir ese ruido adicional en datos útiles, abriendo una forma completamente nueva de usar NuSTAR para estudiar el universo”.

Por supuesto, los datos de luz residual no pueden reemplazar las observaciones directas de NuSTAR. Además de que la luz residual está desenfocada, muchos objetos que NuSTAR puede observar directamente son demasiado débiles para aparecer en el catálogo de luz residual. Pero Grefenstette dijo que varios estudiantes de Caltech revisaron los datos y encontraron casos de brillo repentino de objetos periféricos, que podrían ser distintos eventos, como explosiones termonucleares en las superficies de las estrellas de neutrones. Observar la frecuencia y la intensidad de los cambios en el brillo de una estrella de neutrones, puede ayudar a los científicos a descifrar lo que les sucede a esos objetos.

“Si está tratando de buscar un patrón en el comportamiento a largo plazo o el brillo de una fuente de rayos X, las observaciones de luz residual podrían ser una excelente manera de verificación y establecer una línea de base”, dijo Renee Ludlam, becaria Einstein del Programa de becas Hubble de la NASA en Caltech, y miembro del equipo de StrayCats. “También podrían permitirnos detectar comportamientos extraños en estos objetos cuando no los esperamos o cuando normalmente no podríamos apuntar NuSTAR directamente hacia ellos. Las observaciones de luz residual no reemplazan las observaciones directas, pero obtener más datos siempre es bueno”.

Más información de NuSTAR

NuSTAR se lanzó el 13 de junio de 2012. Es una misión Small Explorer dirigida por Caltech y administrada por JPL para la Science Mission Directorate de la NASA en Washington, fue desarrollada en asociación con la Universidad Técnica Danesa (DTU) y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La óptica del telescopio fue construida por la Universidad de Columbia, el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland y DTU. La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp. en Dulles, Virginia. El centro de operaciones de la misión de NuSTAR se encuentra en la Universidad de California, Berkeley, y el archivo de datos oficial se encuentra en el High Energy Astrophysics Science Archive Research Center de la NASA. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo de datos espejo. Caltech administra JPL para la NASA.

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Edición: R. Castro.

Usando el Mars Hand Lens Imager (MAHLI), ubicado en la torreta al final del brazo robótico del rover Curiosity de la NASA, se ha compuesto la imagen que se muestra, partiendo de dos a ocho imágenes tomadas previamente.

El 25 de febrero de 2022, sol número 3397, a las 10:59:54 UTC de la misión Mars Science Laboratory, Curiosity realizó la fusión de imágenes. La posición de conteo del motor de enfoque fue 13810. Este número indica la posición de la lente de la primera imagen que se fusionó.

La combinación de enfoque integrada, a veces se realiza en imágenes adquiridas en el mismo sol y, otras, utiliza imágenes obtenidas en un sol anterior. La fusión de enfoque es un método para crear una composición de imágenes del mismo objetivo, adquiridas en diferentes posiciones de enfoque, para captar todas las características (o tantas como sea posible) en una sola imagen. Debido a que la combinación de enfoque MAHLI se realiza en Marte, también sirve como un medio para reducir la cantidad de imágenes enviadas a la Tierra. Cada fusión de enfoque produce dos imágenes: un producto de mejor enfoque en color, y una imagen en blanco y negro que los científicos pueden usar para estimar la posición de enfoque para cada elemento del mejor resultado de enfoque. Por lo tanto, se pueden fusionar hasta ocho imágenes, reduciendo a dos el número de imágenes devueltas a la Tierra.

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Edición: R. Castro.

Esta recreación ilustra las consecuencias de una “kilonova”, un poderoso evento que ocurre cuando dos estrellas de neutrones se fusionan. Como se describe en el comunicado de prensa, el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, ha estado recopilando datos sobre la kilonova asociada con GW170817 desde poco después de que el Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory (LIGO) y Virgo, la detectaran por primera vez mediante ondas gravitacionales el 17 de agosto. 2017.

GW170817 fue el primer evento cósmico, y hasta ahora el único, en el que se detectaron ondas gravitacionales y radiación electromagnética, o luz. Esta combinación proporciona información importante a los científicos a cerca de los procesos físicos en las fusiones de estrellas de neutrones y sus fenómenos relacionados, utilizando observaciones en muchas partes diferentes del espectro electromagnético. Más de cuatro años después del suceso, Chandra, es el único observatorio que aún puede detectar la luz de esta extraordinaria colisión cósmica.

Los astrónomos creen que después de la fusión de las estrellas de neutrones, los desechos generan luz visible e infrarroja a partir de la descomposición de elementos radiactivos como el platino y el oro, formados en los restos de la fusión. Este estallido de luz se llama kilonova. De hecho, se detectaron emisiones de luz visible e infrarroja de GW170817 varias horas después de las ondas gravitacionales.

Al inicio, la fusión de las estrellas de neutrones probablemente produjo un chorro de partículas de alta energía que no apuntaba directamente a la Tierra, lo que explica la carencia de datos en ese momento de rayos X detectados por Chandra. Posteriormente, el chorro disminuyó la velocidad y se ensanchó al impactar con el gas y el polvo circundantes. Estos cambios provocaron un aumento en los rayos X (observados por Chandra) seguido de una disminución a principios de 2018. Sin embargo, desde finales de 2020, los rayos X detectados por Chandra se han mantenido en un nivel casi constante. La imagen de Chandra con los datos tomados en diciembre de 2020 y enero de 2021 muestra la emisión de rayos X de GW170817 y del centro de su galaxia anfitriona, NGC 4993.

Un equipo de investigación que estudia los datos de Chandra cree que esta estabilización de la emisión de rayos X proviene de un impacto (como sería el estampido sónico de un avión) provocado cuando los restos de la fusión, responsables de la kilonova, golpean el gas que está alrededor de GW170817. El material calentado por tal choque brillaría constantemente en rayos X dando un “resplandor de kilonova”, como ha observado Chandra. La ilustración creada a partir de los datos muestra los escombros procedentes de la fusión (que son los responsables de la kilonova) en azul, rodeados por un choque representado en naranja y rojo.

Existe otra explicación alternativa que sugiere que los rayos X provienen del material que cae hacia un agujero negro que se formó después de la fusión de las estrellas de neutrones. Este material está representado por un pequeño disco en el centro de la ilustración. Para evitar una coincidencia, es probable que solo una de las dos opciones (el resplandor residual de la kilonova o la materia que cae sobre un agujero negro) sea la fuente importante de los rayos X detectados.

Los dos arcos azules brillantes de material por encima y por debajo de la kilonova muestran dónde el material del chorro, ahora desvanecido, ha golpeado el material circundante.

Para conocer cuál de las dos explicaciones es la verdadera, los astrónomos seguirán monitoreando GW170817 en rayos X y ondas de radio. Si se trata de un resplandor residual de kilonova, se espera que la emisión de radio se vuelva más brillante con el tiempo y se vuelva a detectar en los próximos meses o años. Si la explicación más plausible es la de materia que cae sobre un agujero negro recién formado, entonces la salida de rayos X deberá permanecer constante o disminuir rápidamente y no se detectará ninguna emisión de radio con el tiempo.

Los investigadores anunciaron recientemente que se detectó una fuente en las nuevas observaciones de Chandra realizadas en diciembre de 2022. El análisis de esos datos está en curso. Aún no se ha informado de detección de radio.

El artículo que describe estos resultados aparece en el último número de The Astrophysical Journal Letters y está disponible aquí.

El Marshall Space Flight Center de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Smithsonian Astrophysical Observatory controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

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Edición: R. Castro.

El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, aún en construcción, utilizará nuevas tecnologías para detectar planetas desde el espacio. La misión tiene como objetivo fotografiar planetas y discos de polvo alrededor de sus estrellas anfitrionas con un detalle hasta mil veces mejor que el que es posible con otros observatorios.

Roman utilizará su Coronagraph Instrument, un sistema de máscaras, prismas, detectores e incluso espejos autoflexibles, construidos para bloquear el resplandor de estrellas distantes y revelar los planetas en órbita alrededor de ellas, para demostrar que las tecnologías de imágenes directas pueden funcionar aún mejor en el espacio que con telescopios terrestres.

“Podremos obtener imágenes de exoplanetas en luz visible utilizando el coronógrafo de Roman”, dijo Rob Zellem, astrónomo del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA en el sur de California, quien codirige el plan de calibración para el instrumento de observación. JPL está construyendo el Coronagraph Instrument de Roman. “Hacerlo desde el espacio nos ayudará a ver planetas más pequeños, más antiguos y más fríos de lo que normalmente revelan las imágenes directas, acercándonos a conseguir imágenes de planetas como la Tierra”.

Un hogar lejos de casa

Los exoplanetas (planetas que se encuentran fuera de nuestro sistema solar orbitando otras estrellas) están tan distantes y son tan tenues en comparación con sus estrellas anfitrionas que son prácticamente invisibles, incluso para telescopios muy potentes. Por esta razón casi todos los exoplanetas descubiertos hasta ahora se han encontrado indirectamente a través de los efectos que tienen sobre sus estrellas anfitrionas. Sin embargo, los recientes avances tecnológicos permitirán a los astrónomos tomar imágenes de la luz reflejada de los propios exoplanetas.

Analizar los colores de las atmósferas planetarias ayuda a los astrónomos a descubrir de qué están hechas esas atmósferas. Esto, a su vez, puede ofrecer pistas sobre los procesos que ocurren en los planetas que puedan afectar a su potencial habitabilidad. Dado que los seres vivos modifican su entorno de maneras que podríamos detectar, como al producir oxígeno o metano, los científicos esperan que esta investigación allane el camino para futuras misiones que podrían revelar signos de vida.

Si el Coronagraph Instrument de Roman completa con éxito su fase de demostración de tecnología, su modo de polarimetría permitirá a los astrónomos obtener imágenes de los discos alrededor de las estrellas en luz polarizada, similar al resplandor que refleja el sol cuando se usan gafas de sol polarizadas. Los astrónomos utilizarán imágenes polarizadas para estudiar los granos de polvo que forman los discos alrededor de las estrellas, incluidos sus tamaños, formas y posiblemente propiedades minerales. Roman podrá incluso ser capaz de revelar estructuras en los discos, como espacios creados por planetas invisibles. Estas mediciones complementarán los datos existentes al sondear discos de polvo más débiles que orbitan más cerca de sus estrellas anfitrionas de lo que pueden ver otros telescopios.

Cerrando la brecha.

Los métodos actuales de obtención de imágenes directas se limitan a planetas enormes y brillantes. Estos planetas son normalmente super-Júpiteres que tienen menos de 100 millones de años, tan jóvenes, que brillan intensamente gracias al calor remanente de su formación, lo que los hace detectables en luz infrarroja. También tienden a estar muy lejos de sus estrellas anfitrionas porque nos es más fácil bloquear la luz de la estrella y ver planetas en órbitas más distantes. El coronógrafo del Roman podría complementar las observaciones infrarrojas de otros telescopios al obtener imágenes por primera vez de super-Júpiteres jóvenes en luz visible, según un estudio realizado por un equipo de científicos.

Pero a los astrónomos también les gustaría obtener imágenes directas de planetas similares al nuestro algún día: planetas rocosos del tamaño de la Tierra que orbiten estrellas similares al Sol dentro de sus zonas habitables (el rango de distancias orbitales donde las temperaturas permiten que exista agua líquida en la superficie de un planeta). Para hacerlo, los astrónomos deben poder ver planetas más pequeños, más fríos y más tenues que orbiten mucho más cerca de sus estrellas anfitrionas, que con los telescopios actuales. Al fotografiar planetas en luz visible, Roman podrá obtener imágenes de planetas maduros que abarcan edades de hasta varios miles de millones de años, algo que nunca antes se había hecho.

“Para obtener imágenes de planetas similares a la Tierra, necesitaremos un rendimiento 10.000 veces mejor que el que brindan los instrumentos actuales”, dijo Vanessa Bailey, astrónoma del JPL y tecnóloga del Coronagraph Instrument de Roman. “El Coronagraph Instrument funcionará varios cientos de veces mejor que los instrumentos actuales, por lo que podremos ver planetas similares a Júpiter que son más de 100 millones de veces más débiles que sus estrellas anfitrionas”.

Un equipo de científicos recientemente realizó una simulación de un objetivo prometedor para  Roman, llamado Upsilon Andromedae d. “Este exoplaneta gigante gaseoso es un poco más grande que Júpiter, orbita dentro de la zona habitable de una estrella similar al Sol y está relativamente cerca de la Tierra, a solo 44 años luz de distancia”, dijo Prabal Saxena, científico investigador asistente de la Universidad de Maryland College Park y el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, y autor principal de un artículo que describe los resultados. “Lo que es realmente emocionante es que Roman puede ayudarnos a explorar neblinas y nubes en la atmósfera de Upsilon Andromedae d, e incluso puede actuar como un termómetro planetario al poner restricciones a la temperatura interna del planeta”.

Abriendo una nueva frontera

El Coronagraph Instrument contendrá varios componentes de última generación que nunca antes han estado a bordo de un observatorio espacial. Por ejemplo, utilizará máscaras de coronógrafo especialmente diseñadas para bloquear el resplandor de las estrellas anfitrionas, pero permitirá que se filtre la luz de los planetas en órbita más tenues. Estas máscaras tienen formas innovadoras y complejas que bloquean la luz de las estrellas con mayor eficacia que las máscaras tradicionales.

El coronógrafo de Roman estará equipado también con espejos deformables, que ayudan a contrarrestar pequeñas imperfecciones que reducen la calidad de la imagen. Estos espejos especiales medirán y restarán la luz de las estrellas en tiempo real, y los técnicos desde tierra podrán enviar comandos a la nave espacial para ajustarlos. Esto ayudará a contrarrestar efectos como los cambios de temperatura, que pueden alterar ligeramente la forma de la óptica.

Usando esta tecnología, Roman observará planetas tan débiles que los detectores especiales contarán los fotones de luz individuales a medida que lleguen, con segundos o incluso minutos de diferencia. Ningún otro observatorio ha realizado antes este tipo de imágenes en luz visible, lo que proporciona un paso vital para descubrir planetas habitables y posiblemente saber si estamos solos en el universo.

El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman se administra en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la participación del Jet Propulsion Laboratory de la NASA y Caltech/IPAC en el sur de California, el Space Telescope Science Institute en Baltimore y un equipo compuesto por científicos de varias instituciones de investigación. Los principales socios comerciales son Ball Aerospace and Technologies Corporation en Boulder, Colorado; L3Harris Technologies en Melbourne, Florida; y Teledyne Scientific & Imaging en Thousand Oaks, California.

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Edición: R. Castro.

Un agujero negro supermasivo a 9 mil millones de años luz de distancia, parece tener un agujero negro compañero orbitando a su alrededor. A medida que la órbita se reduce, el par se acerca a la fusión.

Los agujeros negros supermasivos que cuentan con millones, a miles de millones de veces la masa de nuestro Sol, se encuentran en el corazón de la mayoría de las galaxias, y los astrónomos están ansiosos por saber cómo llegaron a conformarse. Si bien creen que la mayoría resultó de al menos una fusión entre dos agujeros negros supermasivos más pequeños, los científicos carecían de observaciones que apoyaran la idea, ya que solo se había encontrado un par de agujeros negros supermasivos en vías de fusión.

Un nuevo estudio ha arrojado luz a esta hipótesis: los investigadores que observan un agujero negro supermasivo informaron de indicios de que éste tiene un compañero en órbita cercana. El enorme dúo, llamado binario, se da vueltas aproximadamente cada dos años.

Si el equipo está en lo correcto, el diámetro de la órbita del sistema binario es de 10 a 100 veces más pequeño que el del único otro sistema binario supermasivo conocido, y se sospecha que el par se fusionará aproximadamente en 10.000 años. Aunque pueda parecer mucho tiempo, supondrá que dentro de aproximadamente 100 millones de años, los agujeros negros de este tamaño comenzarán a orbitar entre sí para finalmente unirse. Así que este par está a más del 99% del camino hacia la colisión.

Joseph Lazio y Michele Vallisneri, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California, brindaron información sobre cómo se comportan los agujeros negros supermasivos en un sistema binario y cómo interpretar los datos que se obtienen en radiofrecuencia.

La prueba de que este agujero negro supermasivo puede tener un compañero proviene de las observaciones de los radiotelescopios ubicados en la Tierra. Los agujeros negros no emiten luz, pero su gravedad puede acumular discos de gas caliente a su alrededor y expulsar parte de ese material al espacio. Estos chorros de material pueden alcanzar distancias de millones de años luz. Si uno de esos chorros apunta hacia la Tierra, parece mucho más brillante que uno que no se alinee con nuestro planeta. Los astrónomos llaman blazares a los agujeros negros supermasivos con chorros orientados hacia la Tierra, y un blazar llamado PKS 2131-021 es el núcleo de este artículo reciente.

PKS 2131-021 está ubicado a unos 9 mil millones de años luz de la Tierra, es uno de los 1800 blazares que un grupo de investigadores de Caltech, en Pasadena, ha estado monitoreando con el Owens Valley Radio Observatory, en el norte de California, durante 13 años en un estudio general de comportamiento de blazares. Pero este blazar en particular exhibe un comportamiento extraño: su brillo muestra altibajos regulares tan predecibles como el tictac de un reloj.

Los investigadores creen que esta variación regular es el resultado de un segundo agujero negro que tira del primero mientras se orbitan entre sí cada dos años. Se estima que cada uno de los dos agujeros negros en PKS 2131-021, tiene unos cientos de millones de veces, la masa de nuestro Sol. Para confirmar el hallazgo, los científicos intentarán detectar ondas gravitacionales (ondas en el espacio) provenientes del sistema. La primera detección de ondas gravitacionales de agujeros negros binarios se anunció en 2016.

Para confirmar que las oscilaciones no fueron aleatorias o debidas a un efecto temporal alrededor del agujero negro, el equipo tuvo que observar más de una década (de 2008 a 2019) los datos del Observatorio Owens Valley. Después de enterarse de que otros dos radiotelescopios también habían estudiado este sistema, el Radio Observatorio de la Universidad de Michigan (1980 a 2012) y el Observatorio Haystack (1975 a 1983), investigaron los datos adicionales y descubrieron que coincidía con las predicciones de cómo el brillo del blazar fluctuaba con el tiempo.

“Este trabajo es un testimonio de la importancia de la perseverancia”, dijo Lazio. “Se necesitaron 45 años de observaciones de radio para producir este resultado. Pequeños equipos, en diferentes observatorios en todo el país, tomaron datos semana tras semana, mes tras mes, para hacer esto posible”.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.