Descubierto el primer agujero negro orbitando alrededor de una estrella ‘peonza’

Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y del CSIC han descubierto una singular pareja cósmica: un agujero negro y una estrella tipo Be, caracterizada por su elevada fuerza de gravedad. El trabajo se publica esta semana en la revista Nature.

La estrella masiva tipo Be gira a gran velocidad y expulsa un disco de materia que es atraído por el agujero negro y absorbido a través de un disco de acreción. / Gabriel Pérez - SMM (IAC)

La teoría predecía su existencia, pero nadie había sido capaz de encontrarlos hasta ahora. Utilizando los telescopios Liverpool y Mercator, del Observatorio de Roque de los Muchachos (isla de La Palma, Canarias), un equipo de investigadores de distintos centros españoles ha localizado el primer sistema binario formado por un agujero negro y una estrella 'peonza' o de tipo Be. La revista Nature publica hoy este descubrimiento.

Las estrellas Be son relativamente abundantes en el universo. Sólo en nuestra galaxia se conocen más de 80 formando sistemas binarios junto con estrellas de neutrones. “Su particularidad es su elevada fuerza centrífuga: estas estrellas giran sobre sí mismas a una velocidad muy alta, cercana a su límite de rotura, como si fuesen peonzas cósmicas”, explica Jorge Casares, del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL), uno de los descubridores del sistema y experto en agujeros negros de masa estelar (obtuvo la primera prueba sólida de su existencia en 1992).

La estrella MWC 656 gira a más de un millón de kilómetros por hora

En el caso de esta estrella, conocida como MWC 656 y que se encuentra en la constelación de Lacerta (el Lagarto) a 8.500 años luz de la Tierra, su superficie gira a más de un millón de kilómetros por hora.

“Comenzamos a estudiar la estrella a partir de 2010, cuando se detectó una emisión transitoria de rayos gamma que parecía provenir de la misma”, cuenta Marc Ribó, del Institut de Ciències del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICC/IEEC-UB). “No se observaron más emisiones gamma –añade– pero descubrimos que formaba parte de un sistema binario”.

Un análisis detallado de su espectro ha permitido ahora inferir las características de su acompañante: “Se trata de un cuerpo con una masa muy alta, entre 3,8 y 6,9 veces la masa solar. Un objeto así, que no es visible y con esa masa, sólo puede ser un agujero negro, ya que ninguna estrella de neutrones es estable por encima de tres masas solares”, afirma Ignasi Ribas, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC).

El agujero negro orbita alrededor de la estrella Be y se alimenta de la materia que ésta va perdiendo. “Su gran velocidad de rotación provoca que expulse materia a través de un disco ecuatorial; materia que es a su vez atraída por el agujero negro y forma en su caída otro disco, llamado disco de acreción. Estudiando la emisión de este disco hemos podido analizar el movimiento del agujero negro y deducir su masa”, comenta Ignacio Negueruela, investigador de la Universidad de Alicante (UA).

Los científicos creen que se trata de un miembro próximo de una población oculta de estrellas Be con agujeros negros: “Pensamos que estos sistemas son mucho más abundantes de lo esperado pero difíciles de detectar, ya que los agujeros negros se alimentan del gas expulsado por la estrella Be de forma 'silenciosa', es decir, sin emitir mucha radiación. Esperamos poder confirmar esto con la detección de otros sistemas en la Vía Láctea y en galaxias cercanas usando telescopios de mayor diámetro como el Gran Telescopio Canarias”, concluye Casares.

Agujeros negros, un desafío continuo

La detección de agujeros negros representa un desafío desde su formulación teórica en el siglo XVIII. Dado que no se ven –su gran fuerza gravitatoria impide que la luz escape de su interior– los telescopios no pueden detectarlos. Sin embargo, en determinados momentos, algunos agujeros negros pueden producir radiación de alta energía en su entorno, por lo que pueden localizarse con satélites de rayos X.  Es el caso de los agujeros negros activos, que están siendo alimentados por materia de un objeto cercano: si se detecta una emisión violenta de rayos X procedente de un lugar en el que no parece haber nada, es posible que allí se 'esconda' un agujero negro.

Gracias a este método, en los últimos 50 años se han descubierto 55 candidatos a agujeros negros. De ellos, 17 cuentan con lo que los astrónomos llaman una “confirmación dinámica”: se ha localizado la estrella que lo alimenta y ello ha permitido medir la masa del objeto 'invisible' en torno al que giran. Si la masa de este objeto es al menos tres veces superior a la masa del Sol se considera probado que se trata de un agujero negro.

El mayor problema lo presentan los agujeros negros 'durmientes', como el que los investigadores han localizado en torno a esta estrella tipo Be: “Su emisión de rayos X es casi inexistente, por lo que resulta muy difícil que capten nuestra atención”, reconoce Casares. De hecho, los investigadores creen que hay miles de sistemas binarios con agujeros negros distribuidos por la Vía Láctea, algunos también con estrellas compañeras de tipo Be.

Fuente: IAC/ULL/CSIC

Fuente: http://www.agenciasinc.es/

Hallan las galaxias «madre» de la mayor parte de las estrellas

Fuente: http://abcblogs.abc.es/nieves/

José Manuel Nieves el ene 8, 2014

The galaxy cluster Abell 2744, snapped over the course of 50 hours from 12 billion light-years away(Image: NASA, ESA, and J. Lotz, M. Mountain, A. Koekemoer, and the HFF Team (STScI))

Nunca antes vistas, son las que hicieron posible que el cielo se poblara de astros en las primeras etapas del Universo, hace más de 10.000 millones de años.

Fueron las “madres” de muchas de las estrellas que hay en el Universo. Una población entera de pequeñas galaxias primigenias sin las cuales, sencillamente, las cosas no serían como son. Se formaron durante el “baby boom”, una lejana época durante la que nació la mayoría de las estrellas que existen, y aunque se sospechaba su existencia, nunca habían podido ser vistas ni localizadas. Hasta ahora.

Un grupo de astrónomos de la Universidad de California, en efecto, ha conseguido localizar, utilizando el telescopio espacial Hubble, esa población galáctica original, la que hizo posible que el cielo se poblara de estrellas en los primeros tiempos de existencia del Universo en que vivimos.

El grupo galáctico recién localizado es el más numeroso jamás visto en el Universo remoto. Y sus miembros son las galaxias más pequeñas y oscuras de las que se tenía noticia hasta ahora. Para capturar su debil luz, los astrónomos han tenido que realizar larguiísimas exposiciones con los instrumentos del Hubble en el rango de la luz ultravioleta.

El estudio resultante, presentado ayer durante la 223 reunión de la Sociedad Astronómica Americana, que se celebra en Washington, se publicará dentro de unos días en The Astrophysical Journal.

Un «zoom» natural

Se trata de 58 jóvenes y diminutas galaxias, nacidas hace más de 10.000 millones de años, durante el apogeo del nacimiento de nuevas estrellas. Las nuevas galaxias son cien veces más numerosas que sus “primas” más masivas, pero también cien veces menos luminosas que cualquier otra galaxia detectada hasta ahora en las profundidades del espacio del Universo primitivo.

En condiciones normales, estas galaxias habrían sido demasiado débiles como para ser detectadas por el Hubble. Pero los astrónomos lograron hacer que el telescopio espacial trabajara “en equipo” junto a un “zoom” espacial natural, una lente producida por la gravedad de Abell 1689, un enorme cúmulo galáctico no demasiado alejado de nosotros.

El cúmulo es tan masivo que es capaz de magnificar la luz que recibe de las galaxias más lejanas que tiene detrás gracias a un fenómeno conocido como “lente gravitacional”, en el que la curvatura misma del espacio actúa como un gigantesco espejo de feria, que deforma la luz, haciéndola más brillante.

“Siempre ha existido preocupación por el hecho de que sólo somos capaces de ver las más brillantes entre las galaxias muy distantes -afirma Brian Siana, que ha dirigico el estudio-. Pero las galaxias brillantes, sin embargo, sólo son la punta del iceberg. Creemos que la mayoría de las estrellas que se formaron en el Universo primitivo lo hicieron en galaxias que nunca hemos podido ver. Ahora hemos localizado esas galaxias nunca vistas y creemos que lo que vemos es el resto de ese iceberg”.

El equipo de Siana cree que ha logrado completar un censo de galaxias de una época en la que el Universo apenas tenía 3.400 millones de años de vida, una fracción de su edad total. Y si la muestra de galaxias encontradas es representativa de toda la población galáctica de aquella época, entonces la mayoría de las estrellas se formaron en el interior de esas pequeñas galaxias.

“A pesar de ser poco brillantes -explica por su parte Anahita Alavi, otro de los autores principales del estudio- su gran número nos hace pensar que pudieron dar cuenta de la formación de la mayor parte de las estrellas durante aquella época”.

Para Siana, el descubrimiento de estas galaxias también ayudará a reforzar la idea de que las estrellas muy calientes en el interior de galaxias pequeñas son capaces de bombear radiación suficiente como para ionizar el hidrógeno a base de expulsar sus electrones. Este proceso, llamado “reionización”, sucedió hace unos 13.000 millones de años, durante los primeros mil millones de años del nacimiento del Universo a partir del Big Bang. Gracias a la reionización, el Universo se hizo transparente a la luz (antes atrapada en un denso caldo de partículas), lo que hace posible que ahora los astrónomos la sigan hasta su origen, al principio de los tiempos.

“A pesar de que las galaxias de nuestra muestra existieron unos pocos miles de millones de años después de la reionización -asegura Siana- es más que probable que galaxias como esas, o incluso esas mismas, jugaran un papel muy destacado en el proceso”.

Muy diferentes a las que hay a nuestro alrededor, estas galaxias primitivas no forman majestuosas espirales ni podrían catalogarse dentro de las demás familias galácticas conocidas. Para Anahita Alavi, “la lente gravitacional estira la forma aparente de las galaxias muy distantes, permitiendonos verlas. Sin la lente, la mayoría de ellas serían simples puntos para el Hubble. Ahora, sin embargo, tenemos ya una idea sobre sus formas y tamaños, algo que antes era imposible de conseguir”.

Pequeñas e irregulares

El análisis del Hubble muestra que estas galaxias primitivas son pequeñas, de apenas unos cientos de años luz de diámetro (nuestra Vía Láctea, por ejemplo, mide 50.000 años luz de punta a punta), y que tienen formas irregulares.

“Incluso cuando ya eran plenamente maduras -apunta Siana- estas galaxias tenían entre una décima y una centésima parte de la masa de nuestra Vía Láctea. Y al estar sometidas al fuego constante del nacimiento de estrellas, su luz está dominada por el brillo ultravioleta de esas estrellas”.

El tiempo en el que esas galaxias existieron es conocido como el “baby boom” de la formación estelar, un periodo que se sitúa entre hace 9.000 y 12.000 millones de años.

Utilizando las lentes gravitacionales de seis cúmulos masivos de galaxias, el Hubble está explorando ahora el Universo primitivo en busca de más pequeñas galaxias. En ellas están las respuestas a muchas de las preguntas que hoy se hacen los astrónomos, y que permitirán saber por qué las cosas son tal y como las vemos.

La medida más precisa de las galaxias lejanas

El grupo internacional del Espectroscopio Detector de Oscilación de Bariones (BOSS) ha medido la distancia que existe hasta galaxias situadas a más de 6.000 millones de años luz con una precisión sin precedentes del 1%. El trabajo, en el que participan científicos de la Universidad de Barcelona, también establece límites para la misteriosa materia oscura.

Ilustración de la medida tomada por BOSS. Las esferas muestran el tamaño actual de las oscilaciones acústicas de bariones (BAO) de los inicios del universo, que han ayudado a establecer la distribución de las galaxias, con una ligera tendencia a alinearse a lo largo de los bordes de las esferas. Las BAO se pueden usar como una regla (línea blanca) para medir las distancias a todas las galaxias del universo. / Zosia Rostomian, Lawrence Berkeley National Laboratory


En la reunión anual de la Sociedad Astronómica Americana hoy se han anunciado los últimos datos del Baryons Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). El equipo que integra este espectroscopio ha informado que ha logrado tomar la medida, con una precisión sin precedentes del 1%, de la distancia a galaxias lejanas localizadas a más de 6.000 millones de años luz de la Tierra.

"No hay muchas cosas en nuestra vida cotidiana que conozcamos con una precisión del 1%", dice David Schlegel, investigador principal del proyecto y físico del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (LBNL). “Ahora conozco el tamaño del universo mejor que el de mi casa".

Toda medida conlleva un grado de incertidumbre, que puede expresarse como un porcentaje de aquello que se mide –por ejemplo, si se mide una distancia de 200 km con un error de 2 km del valor real, la precisión sería del 1%–. En astronomía sólo unos pocos cientos de estrellas y algunos cúmulos están lo suficientemente cerca para que las distancias medidas tengan esa precisión.

Casi todas estas estrellas están a sólo unos pocos miles de años luz de distancia, dentro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Por tanto, llegar a medir distancias un millón de veces más lejanas con esta precisión es un reto en astronomía.
Para llevar a cabo estas medidas BOSS ha utilizado la medida de las denominadas oscilaciones acústicas de bariones (BAO), unas ondas periódicas del universo primitivo que permiten conocer la distribución de galaxias en el universo.
Estas ondas de sonido tienen una longitud conocida que se puede usar para medir distancias y deducir el ritmo de expansión del universo en el pasado. Como el tamaño original de estas ondas es conocido, se puede obtener su medida actual para cartografiar galaxias, lo que  ha permitido ubicar 1,2 millones de galaxias.
En esta investigación han participado los científicos Licia Verde y Antonio Cuesta del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona (ICCUB). En concreto han efectuado los cálculos necesarios para determinar cómo la  medida de la distancia promedio a estas galaxias afecta a nuestro conocimiento del contenido de materia y energía del universo.
"La precisión de la medida de distancia de BOSS, complementada con otras fuentes de información cosmológica, ofrecen la mejor determinación hasta la fecha de la historia de la expansión del universo, de su geometría y de su contenido de materia y energía”, destaca Verde.
Avances sobre la materia oscura
“Los resultados de estos cálculos restringen los posibles valores de los seis parámetros que describen nuestro universo, como son su expansión en el momento presente, su curvatura o el contenido de materia oscura”, apunta Cuesta.
De hecho, las medidas ponen nuevos límites a las propiedades de la misteriosa materia oscura que se piensa llena el espacio vacío, lo que provoca la expansión acelerada del universo.
Hasta ahora, las mediciones de BOSS parecen consistentes con una forma de energía oscura que se mantiene constante a través de la historia del Universo. Esta ‘constante cosmológica’ es uno de los seis números necesarios para hacer un modelo que una la forma y la estructura a gran escala del universo.
El proyecto BOSS, que lidera Schlegel desde el Lawrence Berkeley National Laboratory,  forma parte del tercer proyecto de Exploración Digital del Espacio Sloan (Sloan Digital Sky Survey, SDSS-III) y en él participan entre otros un grupo de astrofísicos españoles.
El SDSS se inició el año 2000 y desde el principio ha examinado más de una cuarta parte del cielo nocturno y ha producido el mapa tridimensional en color del universo más grande que se haya hecho nunca.

Zona geográfica: Internacional

Fuente: UB

Despite quantum's gains, standard computers still rule

View of the National Security Agency (NSA) in the Washington suburb of Fort Meade, Maryland, 25 January 2006

Quantum computing is getting the headlines these days, with buzz among scientists of giga-powered number-crunching and unbreakable encryption.

The US National Security Agency (NSA) is reportedly advancing towards a quantum computer that could crack almost any conventional algorithm.

The NSA plans were leaked by contractor Edward Snowden and reported by The Washington Post on Thursday.

Details of its work remain sketchy, though. And the agency is only one of many players, both public and corporate, in a field that must overcome many hurdles before it can dethrone standard computing.

Conventional computers work by processing binary code—an information currency that exists in one of two states, either zero or 1.

Quantum computers, though, break free of the two-state constraints.

They harness the principle of quantum mechanics, when strange things occur through the state of an atom's spin, something called angular momentum.

In a quantum state, the atom goes into a condition called superposition. It can hold the value of zero or 1 or both values at the same time.

This juggling trick holds out the possibility of parallel processing on a massive scale.

An algorithm that a conventional supercomputer might take years to break could be cracked by so-called qubits, or quantum bits, in a fraction of the time.

"The special properties of qubits will allow quantum computers to work on millions of computations at once," says IBM. "For example, a single 250-qubit state contains more bits of information than there are atoms in the Universe."

Daunting engineering obstacles have to be overcome, though. In order to achieve the fragile quantum state, a cloud of atoms has to be cooled to near-absolute zero and controlled by pulses of laser.

Changes in temperature, electromagnetic waves and minute defects in material can all wreck the sought-after superposition that fuels the qubit.

Scaling up these computers from hugely expensive, highly protective labs represents "an enormous practical challenge," the Nobel jury said in 2012, when it awarded that year's physics prize for fundamental work on the quantum state.

Quantum's other big plus is a phenomenon called entanglement.

Particles created in a quantum state behave like psychic twins.

Even if they are far apart, a disturbance to one particle affects the other, a phenomenon that Einstein once called "spooky action at a distance."

Thus if a message sent in a quantum state is intercepted en route, the entanglement is destroyed—and alarm bells ring that someone is eavesdropping.

Achieving quantum cryptography

Entanglement is the big goal of quantum cryptography.

It holds out the possibility of creating a unique, one-time code shared only by sender and recipient that would be almost impossible to decrypt by an outsider. Better still, the message could not even be touched during transmission.

Even without entanglement, though, the quantum state can be useful in cryptography, said Philippe Grangier, a specialist in quantum optics at France's National Centre for Scientific Research (CNRS).

His team has done tests that sends a standard-encrypted message, along with a quantum-encrypted key, in squirts of light down a fibre-optic cable.

Once received, the key is then used to decode the message.

The technique uses the quantum signature in the key as a burglar alarm, Grangier said in a phone interview.

"Just the slightest interception of the data will reduce the size of the quantum key when it gets to the recipient, and the spy gets detected," said Grangier.

"The more the spy perseveres, the smaller the key becomes. Eventually, the connection is cut."

Their greatest length for transmission has been through a cable 80 kilometres (50 miles) long—a distance that is useful for local communications but still way too short for transcontinental use or more.

Going beyond this distance lies the conundrum of how to amplify a weakening light signal down a cable so that the data is repeated but does not lose its quantum state through interference.

Other techniques aim at overcoming the "repeater" problem by line of sight laser transmission, in theory to satellites in near-Earth orbit.

Source: http://phys.org

GPS satellites suggest Earth is heavy with dark matter

Image by Raj Mehta’s Blog http://rajmehta19.com

GPS is handy for finding a route, but it might be able to solve fundamental questions in physics too. An analysis of GPS satellite orbits hints that Earth is heavier than thought, perhaps due to a halo of dark matter.

Dark matter is thought to make up about 80 per cent of the universe's matter, but little else is known about it, including its distribution in the solar system. Hints that the stuff might surround Earth come from observations of space probes, several of which changed their speeds in unexpected ways as they flew past Earth. In 2009, Steve Adler of the Institute of Advanced Studies in Princeton, New Jersey, showed how dark matter bound by Earth's gravity could explain these anomalies.

Ben Harris at the University of Texas at Arlington wondered if dark matter might also affect satellites. "The nice thing about GPS satellites is that we know their orbits really, really well," he says. From nine months of data on the satellites in the GLONASS, GPS and Galileo groups, he calculated Earth's mass as "felt" by each one.

At a meeting of the American Geophysical Union in San Francisco in December, he reported an average figure that was between 0.005 and 0.008 per cent greater than the value for Earth's mass established by the International Astronomical Union. A disc of dark matter around the equator 191 kilometres thick and 70,000 km across can explain this, he says.

Harris has yet to account for perturbations to the satellites' orbits due to relativity, and the gravitational pull of the sun and moon. What's more, preliminary data from NASA's Juno probe, also presented at the AGU meeting, suggests its speed was as expected as it flew by Earth, casting doubt on the earlier anomalies.

But if Harris's explanation is correct, satellites could reveal properties of dark matter, such as whether its particles interact with each other.

This article appeared in print under the headline "GPS satellites hint at Earthly dark matter"

Link: http://www.newscientist.com

Las 13 mejores fotos del Universo en 2013

Esteban Zamorano 25 Diciembre 2013

Entre éstas hay fotos tomadas por sondas espaciales, satélites, fotógrafos aficionados y profesionales, etcétera.

Como todos los años el reconocido astrónomo Phil Plait (quien realiza divulgación científica bajo el apodo 'Bad Astronomer') realiza una selección de las mejores imágenes del Universo.

1.- Un cúmulo globular

(CC) NASA/ESA

Esta imagen corresponde al cúmulo globular M15 situado en la constelación de Pegaso, uno de los objetos conocidos más antiguos con 12 mil millones de años. Según Plait es sorprendente por su densidad: Unas 100.000 estrellas ocupan un espacio de unos 200 años luz de ancho.

2.- 43 noches fotografiando la galaxia Centaurus A

(C) Rolf Olsen

Para tomar esta hermosa foto el astrónomo 'amateur' de Nueva Zelanda, Rolf Olsen, pasó 43 noches exponiendo durante unas 120 horas a la galaxia Centaurus A, visible solo desde el hemisferio sur, con la ayuda de su telescopio con un espejo de 25 centímetros.

3.- El polo sur marciano

(CC) ESA / G. Neukum / Bill Dunford

El Mars Express orbiter lleva unos diez años tomando fotografías del planeta rojo. Bill Dunford recolectó algunas de estas fotos y para crear este gran mosaico del polo sur de Marte. Lo que se ve de color rojo es casi infrarrojo, invisible a nuestros ojos pero no para la cámara de la sonda.

4.- El esplendor de la nebulosa Cabeza de Caballo

(CC) NASA, ESA, Hubble Heritage Team

Para conmemorar el aniversario '23 del Telescopio Espacial Hubble el pasado 24 de abril publicaron esta sorprendente imagen de una de las nebulosas más famosas debido a su peculiar forma que asemeja la cabeza de un caballo, la que está ubicada justo en el reconocible cinturón de Orion.

5.- Saturno desde arriba

(CC) NASA/JPL/Space Science Institute/Gordan Ugarkovic

Gordan Ugarkovic tomó las imágenes de dominio público de la sonda Cassini para crear este mosaico de Saturno desde su polo norte, donde se puede ver la sorprendente tormenta hexagonal de 25.000 kilómetros de diámetro que tiene el planeta de los anillos en su extremo "superior".

6.- Decir adiós con estilo

(CC) NASA, ESA, Hubble Heritage Team

La nebulosa NGC 5189 tiene en su centro una enana blanca, que probablemente son los restos de una estrella con el doble de la masa del Sol, la que cuando se le terminó su combustible explotó liberando enormes cantidades de gas al espacio.

7.- Andrómeda en infrarrojo

(CC) ESA/Herschel/PACS & SPIRE Consortium, O. Krause, HSC, H. Lin

La galaxia de Andrómeda es una de las más cercanas a nuestra galaxia, la Vía Láctea, y como ésta, también tiene brazos en espiral donde se forman nuevas estrellas. La fotografía corresponde al polvo expulsado por este proceso, el que brilla (detectable solo en infrarrojo) debido a su cercanía a grandes estrellas que calientan el polvo a unos acogedores -232 °C.

8.- El año de los cometas

(C) Damian Peach

Sin duda el 2013 fue el año de los cometas. La imagen superior corresponde a una sorprendente fotografía tomada por Damian Peach el pasado 13 de noviembre al "difunto" cometa ISON.

9.- La Tierra en el equinoccio

Normalmente el eje de la Tierra está inclinado unos 23° respecto a su órbita en torno al Sol, excepto cuando ocurren los equinoccios que es cuando la Tierra recibe la luz del Sol de forma pareja respecto a su eje. Esta imagen corresponde a una animación creada por Vitaliy Egorov en base a las fotografías tomadas en el último equinoccio entre el 20 y el 21 de septiembre por el satélite ruso Elektro-L.

10.- Los cuernos del eclipse

(C) Teoh Hui Chieh

Estas imágenes corresponden a dos cuadros de un sorprendente video timelapse realizado por los fotógrafos Colin Legg y Geoff Sims en Australia el pasado diez de mayo durante un eclipse solar.

11.- Recordando E.T.

(C) Philipp Schmidli

El fotógrafo Philipp Schmidli quiso recordar en Suiza la sorprendente escena de la película "E.T. el Extra-Terreste" con una fotografía 'sin Photoshop' cuya planificación les tomó meses y numerosos intentos fallidos.

12.- China llega a la Luna

(C) CNSA, CCTV

Hace unas semanas atrás China logró ser el tercer país del mundo en lograr un alunizaje controlado (que es muy distinto y más complejo que lanzar un objeto a que estrelle con la Luna) gracias a la misión Chang'e 3 y su rover "Conejo de Jade".

13.- Las largas sombras de la Tierra

(CC) NASA

La Estación Espacial Internacional tiene la maravillosa característica que gira en torno a nuestro planeta unas 18 veces al día, lo que significa atestiguar 18 amaneceres y 18 atardeceres cada 24 horas, por lo que los astronautas aprovechan para intentar tomar la foto más sobrecogedora del momento en que aparece el Sol en nuestro planeta.
Quizá esta foto del 4 de julio del 2013 sea la mejor de este año, y muestra al Sol muy bajo en el horizonte mientras se forman nubes tormentosas por sobre la costa de Brasil. Las sombras de las nubes en el agua son un signo que el Sol estaba muy bajo.
Link: Slate

Espectaculares 'géiseres' en una luna de Júpiter

Chorros de vapor de agua de 200 km. de altura en Europa

Recreación artística de un chorro de vapor de agua en la superficie helada de Europa, con el Sol al fondo. K. RETHERFORD, SOUTHWEST RESEARCH INSTITUTE. 

TERESA GUERRERO Madrid

Actualizado: 16/12/2013 16:53 horas

Se llama Europa y es la más pequeña de las cuatro principales lunas del planeta Júpiter. Un mundo misterioso y helado que cuenta con un océano subterráneo que intriga a los científicos y del que, según han detectado ahora, parecen emerger enormes chorros de vapor de agua. Así lo asegura un equipo liderado por Lorenz Roth tras analizar las imágenes obtenidas por el telescopio espacial Hubble en noviembre y diciembre de 2012 y compararlas con otras más antiguas captadas en 1999.
Según detallan en su investigación, publicada esta semana en la revista Science, si se confirma que se trata de géiseres significaría que el agua del océano subterráneo de este satélite puede salir fácilmente a su superficie, al menos en algunas ocasiones. Y es que sólo han podido detectar estos chorros de vapor de agua durante un periodo de siete horas.
El hallazgo, añaden, podría ser decisivo a la hora de planificar futuras misiones de exploración para determinar si Europa, que cuenta con una tenue atmósfera, es potencialmente habitable. "El descubrimiento de vapor de agua expulsado desde el Polo Sur refuerza la posición de Europa como el candidato con más posibilidades para que sea potencialmente habitable", afirma Lorenz Roth, astrónomo en el Instituto de Investigación Southwest de San Antonio (Texas, EEUU), en una nota de prensa de la Agencia Espacial Europea (ESA). Según aclara, no saben si estos chorros están conectados con el agua líquida que creen que hay bajo su superficie.
El estudio detalla que los chorros de vapor de agua miden nada menos 200 kilómetros de altura. Fueron observados solamente en el Polo Sur durante un breve periodo, coincidiendo con el momento en el que este cuerpo celeste helado está orbitando a mayor distancia de Júpiter. Según creen, los chorros se desvanecen cuando la luna pasa muy cerca de su planeta.

El planeta Júpiter y su satélite, Europa, en el que se muestra el lugar donde se detectaron los géiseres

SOUTHWEST RESEARCH INSTITUTE

Los investigadores creen que los chorros de vapor de agua de Europa podrían ser parecidos a los géiseres que la nave espacial Cassini observó en 2005 en Encélado, una de las lunas del planeta Saturno. Según sostienen los científicos, serían emisiones de vapor a alta presión que escapan de grietas muy estrechas.
Otro estudio presentado esta semana durante el congreso otoñal que la Unión Geofísica Americana celebra en San Francisco (California, EEUU) ha revelado la presencia de minerales arcillosos en la luna Europa, cuyo origen podría estar en el choque de este objeto con un asteroide o cometa. En este caso, el estudio se realizó con los datos recabados por la sonda espacial Galileo, que fue lanzada por la NASA en 1989 y cuya misión se prolongó hasta 2003. Esta nave espacial se sumergió en el interior de la atmósfera de Júpiter hasta que fue destruida, revelando información muy valiosa sobre su composición química, su campo magnético y sus principales satélites, entre ellos Europa.
La detección de agua en estas pequeñas lunas las convierte en uno de los principales objetivos de los científicos que buscan potenciales mundos habitables en nuestro Sistema Solar. La Agencia Espacial Europea (ESA) prevé mandar en el año 2022 su misión JUpiter ICy moons Explorer para explorar Júpiter y tres de sus lunas principales: Ganímedes, Calisto y Europa.
La sonda no tripulada tardaría unos ocho años en llegar a Júpiter, donde permanecería durante tres años, estudiando en profundidad y realizando mapas del planeta y de estas tres lunas.

Fuente: http://www.elmundo.es

Despega con éxito la misión Gaia que cartografiará nuestra galaxia

Lanzamiento de la misión Gaia. ESA

TERESA GUERRERO Enviada especial Kurú (Guayana Francesa)

Actualizado: 19/12/2013 12:29 horas

La nave espacial GAIA vuela ya hacia su destino, un punto situado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra y desde el cual cartografiará en tres dimensiones nuestra Vía Láctea. La sonda de la Agencia Espacial Europea (ESA ) ha despegado este jueves desde el Puerto Espacial de la Guayana Francesa a las 10.12 (hora peninsular española) bordo de un lanzador Soyuz, el mismo tipo que se usa también para misiones tripuladas a la Estación Espacial Internacional (ISS). La separación del telescopio Gaia se ha producido 42 minutos después del despegue.
"Es la máquina soñada por los astrofísicos", ha declarado Álvaro Giménez, responsable del programa científico de la Agencia Espacial Europea (ESA). Según precisó, durante los 20 años que han transcurrido desde que se presentó el proyecto, Gaia ha costado unos 750 millones de euros.
Desde que los seres humanos empezaron a estudiar el cielo nocturno, calcular la posición de cada estrella ha sido una de las tareas principales para entender y conocer lo que Galileo llamó "ese oscuro laberinto". El griego Hiparco fue uno de los padres de este arte llamado astrometría.
Tras muchas horas observando el cielo, en el año 129 a.C el astrónomo griego logró completar un catálogo de un millar de estrellas. Dos milenios después, todo está listo en la Guayana Francesa para el despegue, este jueves, de un sofisticado telescopio espacial cuya misión será cartografiar mil millones de estrellas de nuestra galaxia. Aunque parecen muchas, se trata sólo del 1% de las que se calcula hay en nuestra Vía Láctea, un disco en el que se concentran unos cien mil millones de estrellas.
Y si Hiparco observaba el cielo desde Grecia, el satélite Gaia lo hará desde el espacio, utilizando la cámara digital más grande construida para una misión de exploración. Además de estrellas, la nueva sonda de la Agencia Espacial Europea (ESA) identificará nuevos asteroides, planetas fuera de nuestro Sistema Solar, cuerpos helados, agujeros negros devorando materia o agujeros negros gigantes en otras galaxias.
Tras varios retrasos desde el calendario inicial, el despegue de Gaia, la gran misión de la Agencia Espacial Europea (ESA) de 2013, estaba previsto para el inicio del otoño, pero ha ido posponiéndose hasta apurar el año. El pasado mes de octubre, un fallo técnico en la tarjeta de uno de los componentes retrasó un mes el lanzamiento de la nave, que ya había sido trasladada a Guayana Francesa desde Toulouse para ser lanzada hacia el 20 de noviembre. Allí, en la sede de la empresa Astrium se ensamblaron todas las piezas de esta sonda en cuya construcción han participado medio centener de empresas europeas.
La nave, que en la Tierra tiene un peso unos 2.000 kilos y tiene unos diez metros de envergadura, dará vueltas alrededor del Sol. En concreto, orbitará alrededor de una posición que se llama L2. Se trata de uno de los cinco "puntos de Lagrange", donde las fuerzas gravitacionales del Sol, la Tierra y la Luna se encuentran equilibradas. Ofrece un ambiente térmico estable con una radiación moderada, lo que ayudará a que no se deterioren demasiado sus instrumentos, protegidos por un gran parasol que se desplegará cuando esté en órbita.
La mayoría de los cien mil millones de estrellas de la Vía Láctea, explican los astrónomos de la Agencia Espacial Europea, nacieron en nuestra galaxia pero muchas otras se originaron en pequeñas galaxias externas que se fusionaron con la nuestra. Con sólo mirar una estrella se puede obtener una gran cantidad de información. Y Gaia observará cada astro unas 70 veces a lo largo de la misión. Unos datos llevan a otros. Averiguando la distancia a la que está los astrónomos pueden calcular su luminosidad y su tamaño, y de esta forma obtener información sobre su naturaleza y edad.
La sonda consta en realidad de dos telescopios que operan conjuntamente y que tienen en total diez espejos rectangulares que recogen y focalizan la luz hacia los tres instrumentos de detección. Uno de estos instrumentos mide las posiciones de las estrellas en el cielo, otro su velocidad y otro proporcionará información sobre el color de los cuerpos celestes para determinar su temperatura, masa y composición química

Fuente: http://www.elmundo.es

Maxwell's demon can use quantum information to generate work

In the quantum information heat engine, the system is attached to the reservoir, and is measured and controlled by the memory consisting of a diatomic molecule with two entangled states. Credit: Park, et al. ©2013 American Physical Society

(Phys.org) —In theory, Maxwell's demon can decrease the entropy of a system by opening and closing a door at appropriate times to separate hot and cold gas molecules. But as physicist Leó Szilárd pointed out in 1929, entropy does not decrease in such a situation because the demon's measurement process requires information, which is a form of entropy. Szilárd's so-called information heat engine, now called the Szilárd engine (SZE), demonstrates how work can be generated by using information.

In the SZE and other heat engines devised since then, the information that is used to generate work has always been classical information. Now for the first time, physicists have theoretically and experimentally demonstrated that a heat engine can generate work using purely quantum mechanical information.

The researchers, Jung Jun Park and Sang Wook Kim from Pusan National University in Busan, Korea; Kang-Hwan Kim from the Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) in Daejeon, Korea; and Takahiro Sagawa from Kyoto University in Kyoto, Japan, have published their paper on their work in a recent issue of Physical Review Letters.

"It is known that classical information can be used to extract work, which is important because this saves the second law of thermodynamics!" Sang Wook Kim told Phys.org. "The mathematical expression of such work is given as the mutual information between the system and the measurement device multiplied by kT. Now for the first time we show that quantum information can also be used to extract work, and its mathematical expression is discord."

As the physicists explain, in many ways the new quantum heat engine is similar to the SZE. Both engines begin in thermodynamic equilibrium, and both have some kind of wall that separates the reservoir of molecules into two spaces. While the wall in the SZE is "perfect," in the quantum heat engine it is semi-permeable.

The demon and the type of molecules used are also different in the quantum heat engine. Here, the demon consists of not one but two memories, which the scientists physically demonstrate using a molecule containing two atoms. Each atom has two internal states that are physically equivalent to each atom's two spin states.

Before measurements are performed, the two atoms are prepared in a maximally entangled quantum state, and are also classically correlated. But as measurements are performed to separate the molecules, the quantum entanglement between the two atoms decreases while the classical correlation does not. It is this quantum entanglement, expressed here as quantum discord, that is used to generate work. The quantum discord measures the amount of quantum mechanical correlation compared to the total correlation (both quantum and classical).

Like the SZE, the quantum heat engine does not violate the second law of thermodynamics because entropy, in the form of information, never decreases in these systems. The physicists also note that the quantum heat engine is not cyclic, so the memory does not return to its initial maximally entangled state. In other words, the quantum information is not free, and work must be done to recover the initial state.

The researchers plan to further investigate the potential of generating work from quantum information in the future.

"First we are considering how to realize our engine in experiments," Sang Wook Kim said. "The example that we presented in our paper is just a gedanken experiment, implying that it is extremely hard to directly realize it. Second, we are studying the quantum information heat engine far from equilibrium. This is related to constructing a quantum fluctuation theorem with feedback control."

 Explore further: How losing information can benefit quantum computing

More information: Jung Jun Park, et al. "Heat Engine Driven by Purely Quantum Information." PRL 111, 230402 (2013). DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.230402

Journal reference: Physical Review Letters

Read more at: http://phys.org/news/2013-12-maxwell-demon-quantum.html#jCp

Partículas y antipartículas en un superconductor nanométrico

Científicos del CSIC y otros centros internacionales han analizado las propiedades de una estructura nanométrica que combina hilos semiconductores con un material superconductor. El trabajo explica por primera vez las propiedades magnéticas de los estados excitados de electrones y huecos y su posible relación con los denominados fermiones de Majorana.

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CSIC | 16 diciembre 2013 10:28

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Gráficos de los experimentos con las nanoestructuras. / Lee et al.

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Un equipo internacional con participación de científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha demostrado la superconductividad inducida en una estructura nanométrica que combina hilos semiconductores con un material superconductor.
Los resultados, publicados en la revista Nature Nanotechnology, explican por primera vez las propiedades magnéticas de los estados excitados de electrones y huecos en este sistema y podrían abrir nuevos campos de estudio en nanotecnología.
A temperaturas muy bajas, algunos metales se convierten en superconductores y cambian radicalmente sus propiedades eléctricas y magnéticas. En particular, los superconductores, que tienen numerosas aplicaciones, no ejercen resistencia al paso de la corriente eléctrica, por lo que la conducción de los electrones se realiza sin pérdidas de energía.
“Cuando un material superconductor se encuentra en su estado de energía más baja, se convierte en una onda cuántica colectiva formada por pares de Cooper, parejas de electrones que se unen a pesar de ser cargas negativas que tienden a repelerse. En nuestro trabajo hemos demostrado esta superconductividad inducida en hilos semiconductores de tamaño nanométrico”, explica Ramón Aguado, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.
Hacia la computación cuántica topológica
En estos nanohilos semiconductores acoplados a contactos de vanadio, un material superconductor, los investigadores han analizado las propiedades de la onda cuántica colectiva cuando es excitada y sale de su estado de energía más baja.

El trabajo muestra una superconductividad inducida en hilos semiconductores de tamaño nanométrico

“Nuestro trabajo ha explicado por primera vez las propiedades magnéticas de estos estados excitados. Hemos demostrado, tal y como contempla la teoría, que estas propiedades magnéticas cambian cuando pasamos de tener pares de Cooper a superposiciones de electrones y huecos, las cuales se denominan estados de Andreev”, precisa el científico.
Esos “huecos” son en realidad la ausencia de electrones o de carga eléctrica, la cual se comporta de manera efectiva como una partícula cargada positivamente. Aguado explica: “En un superconductor, un hueco es, a todos los efectos, la antipartícula del electrón. Gran parte del interés de estos sistemas reside en la posibilidad de crear estados de Andreev a energía cero. Estas excitaciones tienen la peculiaridad de que son mitad electrón mitad hueco, o lo que es lo mismo, partículas iguales a sus antipartículas, los denominados fermiones de Majorana”.
Estos fermiones, aparte del interés fundamental que tienen, podrían dar lugar a formas de computación cuántica más robustas, sin tolerancia a posibles fallos, como la computación cuántica topológica. Según el investigador, se especula que los neutrinos son fermiones de Majorana, a pesar de que aún no existen pruebas definitivas.
“Lo interesante es que se podría demostrar esta propiedad relativista en la nanoescala antes que en los grandes aceleradores de partículas. Asimismo, hay un gran interés en su posible aplicación tecnológica a largo plazo”, agrega Aguado.

Referencia bibliográfica:
Eduardo J. H. Lee, Xiaocheng Jiang, Manuel Houzet, Ramón Aguado, Charles M. Lieber y Silvano De Franceschi. "Spin‐resolved Andreev levels and parity crossings in hybrid superconductor–semiconductor nanostructures". Nature Nanotechnology. DOI: 10.1038/NNANO.2013.267.

Fuente: http://www.agenciasinc.es

Un gigantesco acelerador de partículas envuelve a la Tierra

Link a página de  José Manuel Nieves el dic 12, 2013

Dos sondas gemelas de la NASA descubren un mecanismo en los cinturones de radiación de Van Allen que actúa como un sincrotrón, empujando los electrones a una velocidad próxima a la de la luz.

Desde que en 1958 se descubrió que la Tierra está rodeada por dos gigantescas rosquillas de radiación, los científicos han tratado de desentrañar cómo funciona este peculiar lazo planetario y cómo nos afecta su existencia. Esto último no es trivial, dado que los llamados cinturones de Van Allen forman enjambres de partículas cargadas a enormes velocidades que pueden llegar a inutilizar la electrónica de los satélites, e incluso dañar los sistemas eléctricos en la Tierra en caso de tormentas espaciales intensas. En cuanto a lo primero, el conocimiento de estos cinturones ha avanzado firmemente gracias a la misión Van Allen, formada por dos satélites gemelos de la NASA que desde su lanzamiento en agosto de 2012 han ido revelando datos fundamentales sobre los cinturones de radiación. Un nuevo estudio publicado en la revista digital Nature Communications descubre uno de los grandes misterios de estos cinturones, cómo son capaces de acelerar las partículas a velocidades próximas a la de la luz gracias a un tipo de onda electromagnética que las empuja como lo haría una ola a un surfista.

Los cinturones de Van Allen son dos gigantescas ruedas que abrazan nuestro planeta a distancias de entre 1.000 y 60.000 kilómetros y que están formadas por electrones y protones muy energéticos, procedentes sobre todo del viento solar y que quedan atrapados por el campo magnético de la Tierra. Las partículas circulan a velocidades vertiginosas, describiendo trayectorias en forma de C entre ambos polos magnéticos, y desplazándose también lateralmente de oeste a este como en una órbita que tarda solo unos pocos minutos en circundar la Tierra. Las partículas están sometidas a unas complejas condiciones físicas gobernadas por distintos tipos de ondas electromagnéticas cuyas frecuencias causan diferentes efectos. “El enigma desde su descubrimiento ha sido cómo las partículas se aceleran hasta casi la velocidad de la luz”, plantea el autor principal y director del estudio, Ian Mann, de la Universidad de Alberta (Canadá).

Las sondas gemelas Van Allen se lanzaron el 30 de agosto de 2012 en órbitas elípticas casi ecuatoriales alrededor de la Tierra. Andy Kale

“Esencialmente, el espacio cercano a la Tierra está ocupado por un campo magnético básico que puede perturbarse con un viento solar modesto emitido por una estrella normal”, explica Mann. “Cuando se compara con los objetos astrofísicos mucho más exóticos que existen en el universo, no parece que el sistema de la Tierra pueda acelerar partículas a velocidades tan increíbles. Pero algo está pasando justo encima de nuestras cabezas que conforma un acelerador de escala planetaria muy eficiente, y los científicos han tratado de averiguarlo desde que se descubrieron los cinturones”.

Las sondas Van Allen de la NASA ofrecen a los científicos una oportunidad sin precedentes para entender el comportamiento de los cinturones de radiación. Frente a los datos locales y restringidos que podría registrar un único aparato, disponer de dos satélites gemelos tomando mediciones simultáneas en distintas regiones del espacio próximo permite obtener una imagen global de los procesos que operan a escala planetaria. “Con las sondas Van Allen, me gusta pensar que estas partículas no tienen dónde esconderse, porque cada aparato gira y observa el cielo entero con sus detectores, así que obtenemos una visión de 360 grados en términos de dirección, posición, energía y tiempo”, detalla el coautor del estudio Harlan Spence, de la Universidad de New Hampshire (EE. UU.).

Gracias a la resolución que aportan las sondas Van Allen, los investigadores encontraron que las partículas mostraban signos de haber sido aceleradas por un tipo de ondas llamadas de ultra baja frecuencia, o ULF. Estas ondas actúan empujando las partículas de forma sincronizada y en el momento preciso como se hace con las ruedas giratorias de los parques infantiles, lo mismo que consiguen los sincrotrones que se emplean para experimentos físicos en la Tierra. Así, mientras orbitan el planeta, las partículas “son aceleradas repetidamente por ondas que son coherentes a escala planetaria abarcando cientos de miles de kilómetros”, dice Mann. El investigador compara la situación a la de un surfista que caza una ola tras otra para aumentar su velocidad. “Se pensaba que este proceso de aceleración podía estar presente, pero antes no éramos capaces de verlo con claridad”, señala. “Ahora sabemos que simplemente no contábamos con la resolución necesaria para verlo”.

Los resultados de los investigadores ayudarán a perfeccionar los modelos matemáticos de los cinturones de Van Allen que los científicos emplean para construir simulaciones, pero además servirán para comprender mejor cómo se aceleran las partículas cósmicas en lugares remotos del universo. Por último, un conocimiento más detallado del funcionamiento de los cinturones ayudará a predecir cómo cambian de tamaño, de forma y de energía en respuesta a grandes tormentas solares como la llamada fulguración de Carrington, que en 1859 provocó graves daños en los sistemas de telégrafos y dejó ver auroras polares incluso en España. “Hay informes de testigos publicados en los periódicos que cuentan cómo los cables telegráficos ardieron”, apunta Mann. Hoy un suceso semejante inutilizaría los sistemas electrónicos de los que depende toda nuestra tecnología. “Todavía estamos tratando de entender cómo sería una gran tormenta espacial y el impacto que tendría en infraestructuras como satélites y redes eléctricas terrestres; el objetivo es mejorar la protección de estos sistemas contra las inclemencias del tiempo espacial”, concluye Mann.