Waiting for Betelgeuse: What’s Up with the Tempestuous Star?

Have you noticed that Orion the Hunter—one of the most iconic and familiar of the wintertime constellations—is looking a little… different as of late? The culprit is its upper shoulder star Alpha Orionis, aka Betelgeuse, which is looking markedly faint, the faintest it has been for the 21st century.

When will this nearby supernova candidate pop, and what would look like if it did?

The story starts, as all good astronomy and space stories seem to, on Friday night going into a holiday weekend. We started seeing discussion on Betelgeuse trending on social media on the evening of Friday, December 20th, and dug down to the source of the excitement: a December 8th paper on ‘The Fainting of the Nearby Red Supergiant Betelgeuse’ by researchers at Villanova University. Light curve estimates courtesy of the American Association of Variable Star Observers (AAVSO) verified the assertion that the star had indeed faded about one magnitude, or a little over one half from its usual magnitude +0.5 to +1.5. Noticing the sky was clear, we headed up to our parking garage rooftop observing site in downtown Norfolk, Virginia to take a look. Betelgeuse was indeed noticeably fainter, about a shade dimmer than nearby +1st magnitude Aldebaran.

Magnitude estimates of Betelgeuse, going back to 1970. Credit: The AAVSO.

Now, a change in one magnitude isn’t unusual for a variable star such as Betelgeuse… but such a large dip always gives the astronomical community pause. A red giant star 12 times as massive as our Sun and about 700 light years distant, the variability of red-orange Betelgeuse was first noted by astronomer Sir John Herschel in 1836. Physically, the star is currently bloated out to a radius of perhaps eight Astronomical Units (AU). If you plopped it down in the center of our solar system, Betelgeuse might extend all the way out to past the orbit of Jupiter.

Our (puny) host star, versus the neighbors, including Betelgeuse. Credit: Dave Dickinson

This fact also allowed astronomers to use the first crude optical interferometric measurements from the 2.5 meter telescope at Mount Wilson Observatory to measure Betelgeuse’s physical diameter of 50 milliarcseconds. In the late 1980s, astronomers used in emerging technique of aperture masking interferometry to obtain the first direct ‘image’ of Betelgeuse.

A pulsating Betelgeuse in the ultraviolet. Credit: NASA/HST

Betelgeuse is always worth keeping an eye on, as it’s one of the closest candidates in our galaxy for a nearby supernova. We see supernovae frequently in distant galaxies, but such an event has not been witnessed in our galaxy in the telescopic era: Kepler’s Star in 1604 in the constellation Ophiuchus was the last supernova observed in the Milky Way, though a supernova in the nearby Large Magellanic Cloud put on a good show in 1987. A red giant like Betelgeuse lives fast and dies young, exhausting its supply of hydrogen fuel in just under 10 million years. The star is destined to undergo a core implosion and massive collapse and rebound as a Type II supernova. Such an explosion could occur 100,000 years from now… or tonight.

Still fading… our brief smartphone capture of Betelgeuse and Orion from Virginia Beach on Christmas Day 2019. Credit Dave Dickinson

Is the fading act a prelude to a truly spectacular show, or a false alarm? Astronomers are unsure, but a supernova event just 700-odd light-years away would be an unrepresented opportunity to study one up close. Not only would every optical telescope get trained on the exploding star, but assets such as the Laser Interferometry Gravitational Wave Observatory (LIGO) could detect gravitational waves from a nearby supernova, and neutrino observatories such as Ice Cube buried in the Antarctic ice could detect the event as well.

…and fortunately for us, we’re safely out of the 50 light-year ‘kill zone’ for receiving any inbound lethal radiation from Betelgeuse: a supernova would simply be a scientifically interesting event, and put on a good show. Ancient supernovae may have had a hand in the evolution of life on Earth, and a recent study suggests that one might even have forced early humans to walk upright. Here’s the rogues gallery list of stars that are current nearby supernovae candidates:

Nearby supernova candidates out to 1,000 light-years. Credit: Dave Dickinson

What would a supernova in Orion look like? Well, using the last supernova in the Large Magellanic Cloud (also a Type IIb event) as a guide, we calculate that when it does blow, Betelgeuse would shine at magnitude -10. That’s 16 times fainter than a Full Moon, but 100 times brighter than Venus, making it easily visible in the daytime sky. A Betelgeuse-gone-supernova would also easily cast noticeable nighttime shadows.

But see the ongoing fading event for yourself. Betelgeuse is easy to find in December, rising to the east at dusk. In fact, northern hemisphere winter is the very best time for the star to blow, as it’s roughly opposite to the Sun, and would dominate the night sky. Summer would be the worst time, as it would tease us from beyond the far side with the Sun in the daytime sky.

You can even guesstimate Betelgeuse’s brightness yourself, using the nearby stars of the Winter Hexagon asterism as a guide:

Betelgeuse, versus the stars of the Winter Hexagon with annotated magnitudes (note: this was taken prior to the current dimming event). Image credit and copyright: Steve Brown.

What’s next? Well, expect Betelgeuse to brighten again in early 2020… though if it rebounds into negative magnitude territory past Rigel and Sirius, well, then things could get really exciting.

For now though, we’re in a wait-and-see-mode for any New Year’s Eve fireworks from Betelgeuse. Such an occurrence would be bittersweet: we would be extraordinarily lucky to see Betelgeuse go supernova in our lifetime… but familiar Orion the Hunter would never look the same again.

Lead image: Orion with a fading Betelgeuse from December 21st, 2019 courtesy of Alan Dyer.

Fuente: https://www.universetoday.com/144465/waiting-for-betelgeuse-whats-up-with-the-tempestuous-star/

Detectada la luz más potente del universo

Dos telescopios de Canarias aclaran cómo suceden las mayores explosiones del cosmos

Las dos antenas de MAGIC, durante la lluvia de Perseidas en 2016. DANIEL LÓPEZ

El 14 de enero la astrofísica Elena Moretti recibió una llamada que no olvidará fácilmente. “¿Esta señal que estamos viendo es un simulacro?”, dijeron al otro lado del teléfono. Era de noche cerrada en el Observatorio del Roque de los Muchachos, una cima de origen volcánico en la isla de La Palma ideal para la observación astronómica. La científica saltó de la cama y en dos minutos estaba frente a las pantallas del centro de control. No era un simulacro: los dos telescopios MAGIC habían captado claramente un grupo de fotones —partículas de luz— que era unas 100 veces más potentes que cualquier otro detectado antes.

“Aunque lo veía delante de mis ojos no podía creerlo”, explica Moretti. Todo había comenzado tres minutos antes de las nueve de la noche, cuando dos telescopios espaciales, Swift y Fermi, detectaron un potente estallido de rayos gamma. En unos 20 segundos enviaron una alerta a la Tierra. De forma totalmente automática, las dos imponentes antenas de 64 toneladas de los telescopios MAGIC giraron sobre sí mismas 35 segundos después para apuntar justo al punto del cielo desde el que llegaba la señal, que duró unos 30 minutos.

“Esa noche nos quedamos trabajando unas cuatro horas más. La señal fue debilitándose y después desapareció detrás del horizonte. Enviamos una nota de alerta al resto de la comunidad astrofísica internacional para que intentaran seguir observándola”, recuerda la astrofísica, que trabaja en el Instituto de Física de Altas Energías, en Barcelona.

Los resultados de las observaciones de los MAGIC y de muchos otros observatorios espaciales y terrestres se publican este miércoles en la prestigiosa revista científica Nature. Dos estudios confirman que los MAGIC han sido los primeros en captar el grupo de fotones con más energía que se han observado después de un estallido de rayos gamma. Estas son las mayores explosiones del universo actual, capaces de liberar en apenas 100 segundos la misma energía que emitirá el Sol en lo que le queda de vida (unos 10.000 millones de años).

Los telescopios MAGIC, en el Observatorio del Roque de los Muchachos de la isla de La Palma. ALICIA LÓPEZ-ORAMAS

Los fotones registrados tienen una energía media de un teraelectronvoltio, un billón de veces más que los fotones convencionales que podemos ver los humanos. “Esta es la luz más potente que se ha captado teniendo en cuenta la cantidad de energía liberada y el tiempo que duró el estallido”, explica Moretti. “En el universo conocemos otras fuentes capaces de emitir luz así de potente, como los núcleos de galaxias activos [agujeros negros], pero tardan miles de millones de años en hacerlo”, destaca.

Esta detección aclara la física de las emisiones de rayos gamma y demuestra por primera vez que pueden alcanzar mucha más energía de lo que se pensaba. “Durante 20 años hemos estado recibiendo señales de fuentes de rayos gamma, unas 110 en total, pero nunca habíamos visto algo tan escandaloso, tan impresionante”, resalta María Victoria Fonseca, astrofísica de la Universidad Complutense de Madrid que trabaja en MAGIC —siglas inglesas de Telescopio de Rayos Gamma por Emisión de Radiación Cherenkov en la Atmósfera— desde que sus telescopios comenzaron a funcionar en 2004.

Los investigadores creen que el brote de rayos gamma proviene de una estrella con 10 veces más masa que el Sol que estalló tras consumir todo su combustible de hidrógeno. También han podido calcular la distancia que han viajado los fotones hasta llegar a la Tierra: 4.500 millones de años luz. Esto significa que la estrella explotó cuando se estaba formando nuestro planeta, cientos de millones de años antes de que apareciesen las primeras formas de vida.

Tras la explosión estelar se generaron dos potentes haces de rayos gamma y rayos x que salieron disparados en direcciones opuestas. Después de esta fase de emisión rápida, la metralla escupida por el astro generó una onda de choque que comprimió el medio interestelar formando plasma y un intenso campo magnético en el que los electrones quedaron atrapados en una trayectoria circular hasta alcanzar altas energías y velocidades cercanas a la de la luz. Es el fenómeno conocido como sincrotrón en el que se basan los aceleradores de partículas que, en la Tierra, permiten hacer imagen médica por rayos x o penetrar en la materia sin dañarla para descubrir pinturas ocultas en lienzos de Picasso, Van Gogh o Degas.

En 1923, el físico estadounidense Arthur Compton descubrió que un fotón podía chocar con un electrón y pasarle parte de su energía, el efecto Compton que le valió el Nobel de física en 1927. Los investigadores de MAGIC creen que lo que han observado es el efecto inverso de Compton en el que son los electrones acelerados los que ceden parte de su energía a los fotones hasta que estos rompen la barrera de los teraelectronvoltios. Es una posibilidad predicha por la teoría pero nunca confirmada hasta ahora.

"¿Por qué hemos tardado tantos años en detectar este fenómeno?”, se pregunta Bing Zhang, físico de la Universidad de Nevada (EE UU), en una opinión publicada junto a los artículos. Aunque se piensa que hay un estallido de rayos gamma al día, solo son detectables a estas energías los que son muy potentes y suceden relativamente cerca de la Tierra. Además, tiene que ser de noche y es necesario que haga buen tiempo y que la luz llegue a una zona donde haya telescopios. El físico explica que la detección de este tipo de luz se hará “rutinaria” en poco tiempo gracias al trabajo de detectores como el HAWC, en la ladera del volcán Sierra Negra (México), o la red de Telescopios Cherenkov, en La Palma y en Chile, y el observatorio de Daocheng, en China.

Fuente: https://elpais.com/elpais/2019/11/19/ciencia/1574188412_277455.html

Astronomers See Strontium in the Kilonova Wreckage, Proof that Neutron Star Collisions Manufacture Heavy Elements in the Universe

Astronomers have spotted Strontium in the aftermath of a collision between two neutron stars. This is the first time a heavy element has ever been identified in a kilonova, the explosive aftermath of these types of collisions. The discovery plugs a hole in our understanding of how heavy elements form.

In 2017, the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) and the European VIRGO observatory detected gravitational waves coming from the merger of two neutron stars. The merger event was named GW170817, and it was about 130 million light years away in the galaxy NGC 4993.

The resulting kilonova is called AT2017gfo, and the European Southern Observatory (ESO) pointed several of their telescopes at it to observe it in different wavelengths. In particular, they pointed the Very Large Telescope (VLT) and its X-shooter instrument at the kilonova.

This chart shows the sprawling constellation of Hydra (The Female Sea Serpent), the largest and longest constellation in the sky. Most stars visible to the naked eye on a clear dark night are shown. The red circle marks the position of the galaxy NGC 4993, which became famous in August 2017 as the site of the first gravitational wave source that was also identified in light visible light as the kilonova GW170817. NGC 4993 can be seen as a very faint patch with a larger amateur telescope. Image Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope

The X-shooter is a multi-wavelength spectrograph that observes in Ultraviolet B (UVB,) visible light, and Near Infrared (NIR.) Initially, X-shooter data suggested that there were heavier elements present in the kilonova. But until now, they couldn’t identify individual elements.

“This is the final stage of a decades-long chase to pin down the origin of the elements.”

Darach Watson, Lead Author, University of Copenhagen.

These new results are presented in a new study titled “Identification of strontium in the merger of two neutron stars.” The lead author is Darach Watson from the University of Copenhagen in Denmark. The paper was published in the journal Nature on 24 October 2019.

“By reanalysing the 2017 data from the merger, we have now identified the signature of one heavy element in this fireball, strontium, proving that the collision of neutron stars creates this element in the Universe,” said Watson in a press release.

This artist’s impression shows two tiny but very dense neutron stars merging and exploding as a kilonova. Such objects are the main source of very heavy chemical elements, such as gold and platinum, in the Universe. The detection of one element, strontium (Sr), has now been confirmed using data from the X-shooter instrument on ESO’s Very Large Telescope.

The forging of the chemical elements is called nucleosynthesis. Scientists have known about it for decades. We know that elements form in supernovae, in the outer layers of aging stars, and in regular stars. But there’s been a gap in our understanding when it comes to neutron capture, and how heavier elements are formed. According to Watson, this discovery fills that gap.

“This is the final stage of a decades-long chase to pin down the origin of the elements,” says Watson. “We know now that the processes that created the elements happened mostly in ordinary stars, in supernova explosions, or in the outer layers of old stars. But, until now, we did not know the location of the final, undiscovered process, known as rapid neutron capture, that created the heavier elements in the periodic table.”

There are two types of neutron capture: rapid and slow. Each type of neutron capture is responsible for the creation of about half of the elements heavier than iron. Rapid neutron capture allows an atomic nucleus to capture neutrons quicker than it can decay, creating heavy elements. The process was worked out decades ago, and circumstantial evidence pointed to kilonovae as the likely place for the rapid neutron capture process to take place. But it was never observed at an astrophysical site, until now.

This animation is based on a series of spectra of the kilonova in NGC 4993 observed by the X-shooter instrument on ESO’s Very Large Telescope in Chile. They cover a period of 12 days after the initial explosion on 17 August 2017. The kilonova is very blue initially but then brightens in the red and fades.
Credit:ESO/E. Pian et al./S. Smartt & ePESSTO/L. Calçada

Stars are hot enough to produce many of the elements. But only the most extreme hot environments can create heavier elements like Strontium. Only those environments, like this kilonova, have enough free neutrons around. In a kilonova, atoms are constantly bombarded by massive numbers of neutrons, allowing the rapid neutron capture process to create the heavier elements.

“This is the first time that we can directly associate newly created material formed via neutron capture with a neutron star merger, confirming that neutron stars are made of neutrons and tying the long-debated rapid neutron capture process to such mergers,” says Camilla Juul Hansen from the Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg, who played a major role in the study.

Even though the X-shooter data has been around for a couple years, astronomers weren’t certain that they were seeing strontium in the kilonova. They thought they were seeing it, but couldn’t be sure right away. Our understanding of kilonovae and neutron star mergers is far from complete. There are complexities in the X-shooter spectra of the kilonova that had to be worked through, specifically when it comes to identifying the spectra of heavier elements.

On 17 August 2017, the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) and the Virgo Interferometer both detected gravitational waves from the collision between two neutron stars. Within 12 hours observatories had identified the source of the event within the lenticular galaxy NGC 4993, shown in this image gathered with the NASA/ESA Hubble Space Telescope. The associated stellar flare, a kilonova, is clearly visible in the Hubble observations. This is the first time the optical counterpart of a gravitational wave event was observed. Hubble observed the kilonova gradually fading over the course of six days, as shown in these observations taken in between 22 and 28 August (insets). By ESA/Hubble, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=63442000

“We actually came up with the idea that we might be seeing strontium quite quickly after the event. However, showing that this was demonstrably the case turned out to be very difficult. This difficulty was due to our highly incomplete knowledge of the spectral appearance of the heavier elements in the periodic table,” says University of Copenhagen researcher Jonatan Selsing, who was a key author on the paper. 

Up until now, rapid neutron capture was much debated, but never observed. This work fills in one of the holes in our understanding of nucleosynthesis. But it goes further than that. It confirms the nature of neutron stars.

After the neutron was discovered by James Chadwick in 1932, scientists proposed the existence of the neutron star. In a 1934 paper, astronomers Fritz Zwicky and Walter Baade advanced the view that “a super-nova represents the transition of an ordinary star into a neutron star, consisting mainly of neutrons. Such a star may possess a very small radius and an extremely high density.”

Three decades later, neutron stars were linked and identified with pulsars. But there was no way to prove that neutron stars were made of neutrons, because astronomers couldn’t obtain spectroscopic confirmation.

But this discovery, by identifying strontium, which could only have been synthesized under extreme neutron flux, proves that neutron stars are indeed made of neutrons. As the authors say in their paper, “The identification here of an element that could only have been synthesized so quickly under an extreme neutron flux, provides the first direct spectroscopic evidence that neutron stars comprise neutron-rich matter.”

This is important work. The discovery has plugged two holes in our understanding of the origin of elements. It confirms observationally what scientists knew theoretically. And that’s always good.

Fuente: https://www.universetoday.com/143836/astronomers-see-strontium-in-the-kilonova-wreckage-proof-that-neutron-star-collisions-manufacture-heavy-elements-in-the-universe/

Un nuevo asteroide podría impactar contra la Tierra

La Agencia Espacial Europea (ESA) ha incorporado un asteroide recién descubierto a su lista de objetos con riesgo de impacto sobre la Tierra y lo ha clasificado como el cuarto más peligroso.

 EN RESUMEN

• El meteorito mide 14 metros de diámetro
• La ESA lo ha calificado como el cuarto más peligroso de su lista
• El impacto tendría lugar el 16 de septiembre del año 2084

Desde hace años, la Agencia Espacial Europea (ESA) elabora una 'Lista de objetos con riesgo de impacto en la Tierra'. Tras los últimos descubrimientos, han incorporado un nuevo asteroide.

El meteorito fue descubierto el pasado 23 de septiembre y tiene unos 14 metros de diámetro. Los investigadores lo han clasificado como el cuarto más peligroso de la lista. Además de la 'Lista de riesgos', el SU3 2019, como ha sido identificado, también se encuentra en la 'Lista de Prioridades de la agencia', lo que significa que la ESA vigila de cerca su trayectoria.

Según los investigadores, las posibilidades del asteroide de golpear la Tierra son una entre 147 y, en el caso de que suceda, tendría lugar dentro de 65 años.

Se espera que el asteroide se vaya acercando desde una distancia de solo 0,00079 unidades astronómicas, aproximadamente a 118.000 kilómetros de distancia. Esta distancia es muy pequeña, por lo que un ligero empujón podría enviarlo a la tierra. De hacerlo, el potencial impacto tendría lugar el 16 de septiembre del año 2084.

Según la ESA, se trata de un asteroide Apollo con una órbita muy amplia alrededor de la Tierra y el Sol que, ocasionalmente, se cruza con la de la Tierra. Cuando el meteorito completa su órbita, a veces pasa cerca de otros planetas como Venus, Mercurio y Marte. La atracción de gravedad de cualquiera de estos planetas podría alterar fácilmente la trayectoria del asteroide.

El asteroide no es lo suficientemente grande como para causar un impacto importante en caso chocar contra la Tierra, ya que tiene un diámetro de 14 metros. Lo más probable es que estalle en la atmósfera.

Fuente: https://www.antena3.com/noticias/ciencia/nuevo-asteroide-podria-impactar-tierra_201910125da2084f0cf28254e62f21e6.html

Agua en el planeta K2-18b: el “alucinante” hallazgo de una supertierra que podría alojar vida extraterrestre

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Derechos de autor de la imagenESA/UCL

Image captionHasta un 50% de la atmósfera de K2-18b podría estar compuesta de agua.

El agua es una de las señales que los científicos buscan a la hora de saber si un planeta podría albergar vida o ser habitable.

Ahora, por primera vez, un equipo de astrónomos descubrió agua en la atmósfera de un planeta que orbita alrededor de una estrella distante.

Se llama K2-18b, es un exoplaneta (está fuera de nuestro sistema solar) y este hallazgo lo convierte en un candidato destacado en la búsqueda de vida extraterrestre.

"Esta es la primera vez que detectamos agua en un planeta ubicado en una zona habitable donde la temperatura es potencialmente compatible con la presencia de vida", dice Giovanna Tinetti, profesora del University College London (UCL), autora principal de la investigación.

La zona habitable es la región alrededor de una estrella donde las temperaturas son lo suficientemente favorables para que el agua exista en forma líquida en la superficie de un planeta.

Este logro es "alucinante", dijo Tinetti.

¿Qué sabemos de este planeta?

K2-18b está a 111 años luz, unos 1.000 billones de kilómetros desde la Tierra.

Eso es demasiado lejos para enviar una sonda, así que la única opción es esperar a que se lance la nueva generación de telescopios espaciales en la próxima década y buscar gases en la atmósfera del planeta que solo puedan ser producidos por organismos vivos.

Derechos de autor de la imagenGETTY

Image captionLos investigadores buscan agua como señal de vida en otros planetas.

"Siempre nos hemos preguntado si estamos solos en el Universo", dice Ingo Waldmann, investigador del UCL. "Dentro de los próximos diez años, sabremos si hay químicos que se deben a la vida en esas atmósferas".

Para esta investigación, el equipo examinó la atmósfera de los planetas descubiertos por el telescopio espacial Hubble, entre 2016 y 2017.

Entre los planetas que observaron, el K2-18b fue el único que reveló la estructura molecular del agua.

Los modelos computacionales mostraron que hasta un 50% de su atmósfera podría ser agua.

El planeta tiene poco más del doble del tamaño de la Tierra y una temperatura lo suficientemente fría como para tener agua líquida, entre cero y 40 °C.

"Esto es increíblemente emocionante", dice Angelos Tsiaras, miembro del equipo del UCL.

"Esto nos acerca a responder la pregunta fundamental: ¿es la Tierra única?".

Derechos de autor de la imagenNASA

Image captionEl K2-18b fue uno de los exoplanetas detectados por el telescopio espacial Hubble.

Tarea complicada

Una dificultad para responder esta pregunta, sin embargo, es que los astrónomos aún no se ponen de acuerdo sobre qué gases constituirían evidencia de vida. Esa tarea no es nada fácil.

Para llegar a un consenso es probable que se requiera un estudio de la composición química de, quizás, cientos de planetas, además de una comprensión de cómo se crean y evolucionan, según explica Tinetti.

"La Tierra realmente se destaca en nuestro propio sistema solar. Tiene oxígeno, agua y ozono. Pero aun si encontramos todo eso alrededor de un planeta alrededor de una estrella distante, debemos tener cuidado al decir que es compatible con la vida", dice.

"Por eso necesitamos entender no solo un puñado de planetas en la galaxia, sino cientos de ellos. Y lo que esperamos es que los planetas habitables se destaquen, que veamos una gran diferencia entre los planetas que son habitables y los que no lo son".

Derechos de autor de la imagenESA/STFC RAL SPACE/UCL/EUROPLANET-SCIENCE OFFICE

Image captionLa misión Ariel podría ayudar a detectar vida en otros planetas.

Las supertierras

El posible lanzamiento del Telescopio Espacial James Webb de la NASA en 2021 y la misión Ariel de la Agencia Espacial Europea siete años después permitirán a los astrónomos estudiar en detalle las atmósferas de los diversos mundos que se han detectado hasta ahora.

Se ha encontrado agua en otros planetas, pero han sido demasiado grandes o demasiado calientes para permitir la vida. Los planetas más pequeños y fríos son mucho más difíciles de detectar.

K2-18b fue descubierto en 2015 y es uno de los cientos de "supertierras", como se le llaman a los planetas que tienen una masa que oscila entre la de la Tierra y la de Neptuno.

Estas supertierras fueron halladas por la nave espacial Kepler de la NASA y se espera que la misión Tess, también de la NASA, detecte otros cientos más en los próximos años.

Fuente: https://www.bbc.com/mundo/noticias-49669444