Materia Oscura: experimento Xenon 100 todavía no ha encontrado Wimps

Tenemos indicios muy serios de la existencia de materia oscura. Pero los teóricos de la cosmología y la astrofísica no duermen muy tranquilos porque no han sido capaces de detectar directamente en la Tierra estas partículas. Uno de los experimentos dedicados a buscar la materia oscura es el Xenon 100. Hay dos maneras de hacerlo. Ya sea por la exhibición de los mismos con las colisiones del acelerador, como es el LHC, omediante su detección con experiencias enterradas para protegerlas del ruido de fondo de los rayos cósmicos.

Hay muchos posibles candidatos como partícula de materia oscura y no se excluye que este última esté compuesto por una mezcla de varias partículas de diferentes extensiones del modelo estándar. Desde la supersimetría, hablamos a menudo del neutralino pero también del gravitino, la pareja supersimétrica del gravitón. Otro candidato sugerido con frecuencia es el hipotético axión. Por lo general también, hablamos de un gran grupo de partículas recogidas bajo la denominación Wimps (acrónimo de Weakly Interacting Massive ParticleS).

Una colisión Wimp con un núcleo provoca su movimiento en una red cristalina y por lo tanto la formación de un fonón. Un Wimp también puede robar un electrón de un átomo. Hay varias formas posibles de desencadenar procesos físicos que faciliten la detección directa de un Wimpo en la Tierra. © cdms.berkeley.edu

En cualquier caso, la interacción es tan baja que la detección de un Wimp es un verdadero reto. Debido a su baja señal, se debe reducir drásticamente el ruido de fondo, es decir, el flujo de partículas ordinarias de los rayos cósmicos o neutrones que pasan por ahí para asegurarse de que no lo estamos confundiendo con un Wimpo. Por otra parte, el flujo y la probabilidad de una interacción centre un Wimp y la materia son bajos, el detector es más masiva, más la probabilidad de observar una colisión, un evento que en la jerga de los físicos, es importante.

Cien días a 1,4 kilómetros bajo la roca

Por ello, los físicos del proyecto Xenon, basan sus experiencias (como su nombre indica) en xenón líquido, han planificado varios detectores que contengan más del líquido. Xenon 100 utiliza cerca de 62 kilos de xenón y el dispositivo se encuentra en un laboratorio subterráneo del Gran Sasso.

Durante casi cien días, de enero a junio de 2010, el detector ha registrado con paciencia acontecimientos como las emisiones de fotones y electrones, que, para algunos de ellos, están involucrados en las colisiones de la materia normal con Wimps. Algunas señales que se han producido son perfectamente compatibles con las fluctuaciones estadísticas.

No hay evidencia de la existencia de partículas de materia oscura, pero sólo nuevas restricciones a las teorías pueden explicar su naturaleza. Los físicos tienen un plan para aumentar la cantidad de xenón líquido hasta llegar a varias toneladas en los próximos años.

Fuente: http://kerchak.com/

The tumultuous heart of our Galaxy

This new image, from work led by Dr Gabriele Ponti and published in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, shows the powerful remnants of dead stars and their mighty action on the surrounding gas from ESA's XMM-Newton X-ray observatory, revealing some of the most intense processes taking place at the centre of our galaxy, the Milky Way.

The central regions of our galaxy, the Milky Way, seen in X-rays by ESA’s XMM-Newton X-ray observatory. This image portrays powerful remnants of dead stars and their mighty action on the surrounding gas, showing us an unprecedented view of the Milky Way's energetic core. It was put together in a new study by compiling all observations of this region that were performed with XMM-Newton, adding up to over one month of monitoring in total. The image combines data collected at energies from 0.5 to 2 keV (shown in red), 2 to 4.5 keV (shown in green) and 4.5 to 12 keV (shown in blue). It spans about 2.5º across, equivalent to about one thousand light-years. Credits: ESA/XMM-Newton/G. Ponti et al. 2015The bright, point-like sources that stand out across the image trace binary stellar systems in which one of the stars has reached the end of its life, evolving into a compact and dense object – a neutron star or black hole. Because of their high densities, these compact remnants devour mass from their companion star, heating the material up and causing it to shine brightly in X-rays.

The central region of our galaxy also contains young stars and stellar clusters, and some of these are visible as white or red sources sprinkled throughout the image, which spans about one thousand light-years.

Most of the action is occurring at the centre, where diffuse clouds of gas are being carved by powerful winds blown by young stars, as well as by supernovas, the explosive demise of massive stars.

The supermassive black hole sitting at the centre of the Galaxy is also responsible for some of this action. Known as Sagittarius A*, this black hole has a mass a few million times that of our Sun, and it is located within the bright, fuzzy source to the right of the image centre.

While black holes themselves do not emit light, their immense gravitational pull draws in the surrounding matter that, in the process, emits light at many wavelengths, most notably X-rays. In addition, two lobes of hot gas can be seen extending above and below the black hole.

Astronomers believe that these lobes are caused either directly by the black hole, which swallows part of the material that flows onto it but spews out most of it, or by the cumulative effect of the numerous stellar winds and supernova explosions that occur in such a dense environment.

This image, showing us an unprecedented view of the Milky Way's energetic core, was put together in a new study by compiling all observations of this region that were performed with XMM-Newton, adding up to about one and a half monthsof monitoring in total.

The large, elliptical structure to the lower right of Sagittarius A* is a super-bubble of hot gas, likely puffed up by the remnants of several supernovas at its centre. While this structure was already known to astronomers, this study confirms for the first time that it consists of a single, gigantic bubble rather than the superposition of several, individual supernova remnants along the line of sight.

Another huge pocket of hot gas, designated the 'Arc Bubble' due to its crescent-like shape, can be seen close to the image centre, to the lower left of the supermassive black hole. It is being inflated by the forceful winds of stars in a nearby stellar cluster, as well as by supernovae; the remnant of one of these explosions, a candidate pulsar wind nebula, was detected at the core of the bubble.

The central regions of our galaxy, the Milky Way, seen in X-rays by ESA’s XMM-Newton X-ray observatory. This image combines data collected at energies that correspond to the light emitted by heavy elements such as silicon and argon, which are produced primarily in supernova explosions, as well as other narrow energy bands. It spans about 2.5º across, equivalent to about one thousand light-years. Credits: ESA/XMM-Newton/G. Ponti et al. 2015The rich data set compiled in this study contains observations that span the full range of X-ray energies covered by XMM-Newton; these include some energies corresponding to the light emitted by heavy elements such as silicon, sulphur and argon, which are produced primarily in supernova explosions. By combining these additional information present in the data, the astronomers obtained another, complementary view of the Galactic Centre, which reveals beautifully the lobes and bubbles described earlier on.

In addition, this alternative view also displays the emission, albeit very faint, from warm plasma in the upper and lower parts of the image. This warm plasma might be the collective macroscopic effect of outflows generated by star formation throughout this entire central zone.

Another of the possible explanations for such emission links it to the turbulent past of the now not-so-active supermassive black hole. Astronomers believe that, earlier on in the history of our galaxy, Sagittarius A* was accreting and ejecting mass at a much higher rate, like the black holes found at the centre of many galaxies, and these diffuse clouds of warm plasma could be a legacy of its ancient activity.

 Fuente: http://www.ras.org.uk/news-and-press

Dos experimentos se adentran en el lado oscuro del universo

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Experimento para medir la fuerza entre una esfera de aluminio y átomos de cesio en la cámara de vacío de un interferómetro atómico. / Holger Müller

Si la energía oscura se esconde en forma de partículas hipotéticas llamadas ‘camaleones’, investigadores de la Universidad de California en Berkeley (EE UU) tratan de sacarlas a la luz. Son una de las candidatas para explicar la energía oscura, esa fuerza que se cree impulsa al universo en su expansión.

Los científicos consideran que la masa de los camaleones varía según la densidad energética del entorno. El rango de la fuerza mediada por esta partícula se prevé que sea muy pequeño en regiones de alta densidad (por ejemplo en la Tierra, por eso es tan difícil de detectar), pero mucho más grande en las regiones intergalácticas, donde hay una baja densidad.

Uno de los candidatos para la energía oscura es un campo camaleón, que modifica las funciones de onda (aquí representadas como las cuerdas de una lira). / J. Schmiedmayer/H. Abele

Lo que ha conseguido ahora el equipo de Berkeley es estrechar mil veces la búsqueda de camaleones en comparación con experimentos anteriores. Para ello se han centrado en el análisis del ‘campo camaleón’, que se supone modifica la función de onda de la materia.

Un campo camaleón superficial

“El campo camaleón es ligero en el espacio vacío, pero según entra en un objeto grande se hace muy pesado y se acopla solo a la capa más externa –un nanómetro– de ese objeto, no en sus partes más internas”, explica Holger Müller, coautor de este trabajo, que se publica en la revista Science.

Para simular las condiciones del espacio exterior este equipo ha utilizado un interferómetro atómico. Dentro hay una cámara de vacío donde se sitúa una esfera de aluminio, de unos 2,4 cm de diámetro, a la que lanzan átomos de cesio mediante pulsos de luz.

Si existen los camaleones y su campo, los átomos de cesio deben caer hacia la esfera con una aceleración ligeramente mayor que lo que se puede predecir por su atracción gravitacional. Realizando mediciones y restringiendo posibilidades los investigadores esperan alcanzar el objetivo final: confirmar o descartar definitivamente el papel de los camaleones –o partículas ultraligeras similares– en la energía oscura.

"En el peor de los casos, aprenderemos más sobre lo que no es la energía oscura, algo que también nos ofrece una idea mejor de lo que sí es”, dice Müller, quien adelanta: "El día menos pensado alguien va a tener suerte y lo va a encontrar".

Búsqueda de materia oscura con XENON

En el mismo número de Science aparece otro estudio de los miembros de XENON, una colaboración científica internacional, con sus últimos resultados sobre la búsqueda de la materia oscura. Aunque todavía no se ha observado, su existencia se deduce por sus efectos gravitatorios sobre la materia visible.

Científicos trabajando en el detector XENON100 de materia oscura. / Colaboración XENON

Aunque se pensaba que podrían estar implicados los procesos gravitacionales con partículas del modelo estándar, como los neutrinos y fotones, los estudios más recientes sobre los procesos físicos que conforman nuestro universo sugieren que pueden existir y estar involucradas otro tipo de partículas detrás de la materia oscura: las WIMP, partículas masivas de interacción débil.

Para probar esta idea, laboratorios de diversas partes del mundo tratan de observar cómo interactúan las WIMP con otras partículas conocidas. En el caso de la colaboración XENON lo que analizan son un resultado de esa interacción: unas partículas de retroceso cargadas que se pueden visualizar en el detector subterráneo en Gran Sasso (Italia).

Un tanque de xenon actúa de blanco para detectar partículas WIMP de la misteriosa materia oscura

Este instrumento, un gran tanque de xenón líquido que actúa de blanco para las WIMP, permite detectar señales características del retroceso. Todavía no existen evidencias de ninguna señal en particular distintiva de las supuestas partículas de materia oscura, pero los resultados de este grupo establecen límites sobre varios tipos de candidatos que se habían propuesto.

"Imagina la búsqueda de una señal de materia oscura muy esquiva y débil dentro de muchos eventos y con varias fuentes de fondo: es como buscar una aguja en un pajar", plantea Rafael Lang, profesor de la Universidad Purdue (EE UU), que ha participado en la investigación.

“La mayoría de los experimentos tienen una enorme pila de heno, pero nuestro detector es tan fino y elbackground tan bajo, que nuestro pajar es más pequeño y podemos ver fácilmente cada paquete de heno –añade–. No tenemos que elegir qué parte de los datos evaluar, ya que podemos mirar todo el evento. Esto abre la puerta para que encontremos evidencias de materia oscura en un lugar inesperado o en una forma que no pensábamos, lo que es bueno porque todavía nadie sabe qué es la materia oscura exactamente "

En conjunto, tanto este experimento con los WIMP como el de los camaleones, “confirman que las cuestiones fundamentales sobre la materia oscura y la energía oscura se pueden probar con experimentos de laboratorio", como valoran también en Science los investigadores Jörg Schmiedmayer y Hartmut Abele desde el Centro de Ciencia y Tecnología Cuántica de Viena (Austria).

Referencias bibliográficas:

P. Hamilton et al: “Atom-interferometry constraints on dark energy". The XENON Collaboration: “Exclusion of leptophilic dark matter models using XENON100 electronic recoil data”. Jörg Schmiedmayer y Hartmut Abele: "Probing the dark side". Science, 21 de agosto de 2015.

Zona geográfica: España

Fuente: SINC

Fuente:http://www.agenciasinc.es/

La NASA halla el primer planeta en zona habitable similar a la Tierra

La Agencia espacial estadounidense lo ha calificado como «un primo, más grande y más viejo» del globo, que se encuentra a 1.400 años luz.
La Agencia Nacional de Aeronáutica y el Espacio de Estados Unidos (NASA) ha anunciado este jueves el hallazgo de un planeta que orbita en la zona habitable de una estrella similar al Sol, lo que lo convierte en un firme candidato a albergar vida y en «primo» de la Tierra. El Kepler-452b fue detectado por el telescopio espacial Kepler, que analiza cambios en la intensidad de la energía emitida por una estrella, considerando frecuencia y reducción de luminosidad, para confirmar la existencia de planetas.
El nuevo planeta es uno de los 500 objetos analizados en esta etapa de observaciones del satélite, 12 de ellos se encuentran también en las zonas habitables de sus estrellas, pero aún no se ha confirmado si son planetas. Kepler-452b es el menor de los planetas descubiertos por la sonda, y su condición de planeta extrasolar fue confirmada por los responsables de la misión Kepler y astrónomos de los observatorios de Texas, Arizona y Hawai.
Jon Jenkins, jefe de análisis de datos de la misión Kepler, explicó en rueda de prensa que el planeta es un 60% más grande que la Tierra, por lo que la gravedad en su superficie sería dos veces la del nuestro. No obstante, su tamaño permite a los científicos suponer que el planeta es rocoso, probablemente con una atmósfera más densa y con una importante concentración de volcanes activos.
El planeta recibe un 10% más de energía de su estrella que la Tierra, ya que el astro está en un estadio más avanzado de su vida, por lo que emite más brillo y es más grande. Los investigadores afirmaron que Kepler-452b lleva por los menos 6.000 millones de años en órbita de su estrella, mucho más tiempo que nuestro propio planeta alrededor del Sol.
La NASA lo ha calificado como «un primo, más grande y más viejo, de la Tierra». «Este es hasta ahora el planeta que más se asemeja a la Tierra y algo que podemos llamar hogar», explicó uno de los científicos del programa.
La órbita alrededor de su estrella es bastante similar a la de la Tierra, ya que el Kepler-452b completa su año en 385 días. No obstante, el «primo» de la Tierra se encuentra a 1.400 años luz.

Recreación del Kepler-452 b

reuters

La NASA considera como la zona habitable de un sistema solar la franja en la que la temperatura permitiría la existencia de agua en estado líquido en un planeta.
Hasta el momento, el más prometedor hallazgo de un planeta parecido a la Tierra era el Kepler-186f, con un tamaño muy parecido a nuestro planeta, pero que orbita alrededor de una estrella enana, mucho menos cálida que el Sol.

nasa

El nuevo planeta es uno de los 500 objetos analizados, 12 de ellos se encuentran también en las zonas habitables de sus estrellas

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

El experimento T2K de Japón observa tres antineutrinos de tipo electrón

La colaboración T2K ha observado la aparición de tres candidatos a antineutrinos de tipo electrón en el detector japonés Super-Kamiokande a partir de un haz de antineutrinos de tipo muón, generados en el acelerador de J-Parc, a casi 300 kilómetros de distancia. Esta aparición y desaparición de tipos de neutrinos y antineutrinos es un fenómeno conocido como 'oscilación de neutrinos'. SuESTUDIOpermite abordar la pregunta de por qué vemos más materia que antimateria en el universo. Dos institutos españoles participan en el hallazgo.

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El detector Super-Kamiokande. / T2K Collaboration

El experimento T2K yaCONFIRMÓ hace unos meses la observación de la desaparición de antineutrinos de tipo muón, una medida que se añade al descubrimiento en 2013 de un nuevo tipo de transformación de neutrinos de tipo muón en tipo electrón.

Se trata de un primer resultado queCONFIRMA la capacidad del experimento T2K para adentrarse en el estudio de las oscilaciones de antineutrinos

Los tres candidatos de oscilación de antineutrinos registrados ahora aún son pocos para sacar conclusiones, pero se trata de un primer resultado queCONFIRMA la capacidad del experimento T2K para adentrarse en el estudio de las oscilaciones de antineutrinos.

T2K volverá a funcionar en modo antineutrino en otoño de este año con la intención de registrar el doble deDATOS de los conseguidos hasta ahora y así poder realizar una observación significativa.

Estos resultados sePRESENTARON ayer en la European Physical Society Conference on High Energy Physics (EPS-HEP 2015) que se celebra estos días en Viena (Austria).

La búsqueda de apariciones de antineutrinos de tipo electrón es un paso más en el estudio de la simetría de carga-paridad (CP), que nos dice que la antimateria debería comportarse de igual modo que la materia.

T2K seguirá funcionando para acumular suficiente estadística

La violación de este principio en los neutrinos se observaría como una oscilación diferente en neutrinos que en antineutrinos, y daría una importante pista sobre el origen de la distinta cantidad de materia y antimateria que vemos en el universo.

Los resultados de T2K dan un indicio de que los neutrinos podrían violar la simetría CP. Sin embargo, el número de datos de los que se disponen es todavía pequeño como para estar seguros. Por eso T2K seguirá funcionando para acumular suficiente estadística.

El experimento T2K

El experimento T2K consiste en un intenso haz de antineutrinos de tipo muón y un complejo sistema de detectores que, situados a diferentes distancias, son capaces de medir la transformación en vuelo de los neutrinos iniciales. El haz se produce en el laboratorio J-PARC (Japan Proton Accelerator Complex), en Tokai (costa este de Honshu, la mayor isla de Japón). Las propiedades iniciales del haz se miden en varios detectores cercanos al punto de producción.

Tras recorrer 295 kilómetros, los antineutrinos alcanzan la costa oeste de la isla y son detectados por Super-Kamiokande, un gigantesco detector de 50 kilotoneladasINSTALADO a un kilómetro de profundidad en una antigua mina de zinc.

El experimento T2K ha sido construido y operado gracias a una colaboración internacional compuesta, en la actualidad, por más de 400 físicos de 59 instituciones pertenecientes a 11 países (Alemania, Canadá, EEUU, España, Francia, Gran Bretaña, Italia, Japón, Polonia, Rusia y Suiza).

El experimento estaFINANCIADO principalmente por el Ministerio de Cultura, Deportes, Ciencia y Tecnología (NEXT) de Japón. España contribuye con dos grupos de investigación, del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) en Barcelona y del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) en Valencia, que han participado en el diseño, construcción y operación del experimento durante más de 10 años.

Ambos grupos han realizado contribuciones muy relevantes al estudio de la oscilación del neutrino, con medidas en el detector de Tokai, el más cercano a la fuente, que mide las propiedades iniciales del haz de neutrinos. España haFINANCIADO la actividad investigadora a través del Ministerio de Economía y Competitividad, la Generalitat de Catalunya y con el apoyo del Centro Nacional de Partículas Astropartículas y Nuclear (CPAN).

Fuente: IFAE/CPAN

Fuente: http://www.agenciasinc.es/Noticias/

Después de New Horizons en Plutón, 6 proyectos espaciales que prometen asombrarnos

Esta ilustración nos permite hacernos una idea de cómo será el Solar Orbiter, a lanzarse en dirección al Sol en 2018

New Horizons

La semana pasada tuvo lugar una de las misiones espaciales más fascinantes de los últimos tiempos: después de viajar por más de nueve años, la sonda de la NASA New Horizons se aproximó a Plutón y capturó imágenes que muestran a este planeta devenido enano como nunca antes lo habíamos visto

21 de julio 2015 - 11:52 am

El momento más emocionante ya pasó, pero la misión está lejos de haber concluido: en los próximos 16 meses la nave -ahora en camino hacia otros objetos del cinturón de Kuiper- irá enviando todo lo que registró durante su expedición, e interpretar estos datos puede demorar años.

Pero además de este proyecto, hay otros variados y emocionantes que prometen asombrarnos con sus aportes en los próximos años.

Te contamos cuáles son y por qué vale la pena estar pendientes.

Misión ExoMars

¿Hay o hubo vida en Marte? Esto es, básicamente, lo que la misión ExoMars, un programa conjunto de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés) y la rusa Roscosmos intentará responder.

Si la hubo, lo más probable es que existiese en los primeros mil millones de años después de que se formó el planeta, cuando su superficie era más cálida y más húmeda de lo que es hoy día. Por eso el objetivo consiste en buscar señales de vida pasada.

El año que viene la ESA enviará una nave para tomar muestras de la atmósfera marciana y, en 2018, enviará un vehículo de seis ruedas que puede de perforar el suelo hasta dos metros de profundidad, a fin de buscar materia orgánica preservada de la intensa radiación que recibe su superficie.

Aún no está definido el sitio exacto en el que aterrizará el vehículo, pero lo hará en una zona que muestre evidencias de erosión acuática en el pasado.

Misión de Redirección de Asteroides

Si la misión Rosetta, exitosa en su propósito de posar por primera una sonda espacial sobre un asteroide, te pareció ambiciosa, ésta te va a dejar sin aliento.

El plan de la Misión de Redirección de Asteroides (ARM, por sus siglas en inglés) de la NASA consiste en identificar, capturar y trasladar un asteroide a una órbita alrededor de la Luna para que astronautas en un futuro puedan acercarse y obtener muestras.

La misión está aún en fase de planificación, pero si logra obtener financiación, se iniciará en 2020.

El análisis de estas rocas espaciales puede aportar datos claves sobre los orígenes del Sistema Solar, dicen los defensores del proyecto.

Por otra parte, la misión contribuiría a desarrollar tecnología que podría ser útil para desviar a cualquier asteroide peligroso que se dirija hacia la Tierra, añaden.

La NASA tiene entre ojos a seis posibles asteroides, aunque todavía no han decidido cómo atraparán al elegido. Una de las posibilidades incluye envolverlo en una bolsa inflable.

Júpiter

La ESA tiene previsto enviar en 2022 una nave al espacio para estudiar las lunas heladas de Júpiter.

La nave, que se tardará cerca de 8 años en llegar, sobrevolará Calisto y Europa antes de posarse en Ganímedes, la luna más grande del Sistema Solar.

Ganímedes es la única luna del Sistema Solar que genera su propio campo magnético.

La sonda hará observaciones durante tres años.

Se cree que bajo la capa helada de estos satélites hay océanos de agua líquida.

Solar Orbiter

Con fecha de lanzamiento prevista para 2018, el Solar Orbiter (ESA) será el primero llegar a la distancia más cercana al Sol, orbitando a tan solo 42 millones de kilómetros de la estrella.

Allí, la intensidad de la radiación solar es 13 veces superior a la que llega a nuestro planeta, y las temperaturas pueden alcanzar los 520°C.

El satélite tomará fotografías y medidas desde la órbita interna del planeta Mercurio para obtener datos que permitan conocer mejor la dinámica del Sol.

La misión busca profundizar nuestro entendimiento sobre cómo funciona el Sol y su influencia sobre el entorno, especialmente el modo en que genera y acelera el flujo de partículas cargadas que envuelven al resto de planetas.

Orión

Más grande y moderna que la nave Apolo, la Orión de la NASA está diseñada para llevar hasta seis astronautas hacia las profundidades del espacio.

El objetivo final es llevar al hombre a Marte a mediados de la década de 2030.

En 2014, se puso a prueba con éxito en un vuelo no tripulado.

La primera misión tripulada tendrá lugar en 2021.

Telescopio James Webb

Este telescopio espacial busca reemplazar al Hubble.

Tiene una potencia 100 veces superior a su antecesor y, según afirman los científicos a cargo del proyecto, podrá obtener imágenes sin precedentes de las primeras galaxias que se formaron en los inicios del Universo.

Su espejo principal tiene un diámetro de 6,5 metros (en comparación con los 2,4 del Hubble) y está formado por 18 espejos hexagonales que juntos forman uno.

Es tan grande que no cabe dentro del lanzador. Los espejos irán plegados y se desplegarán una vez que el aparato esté en el espacio.

En vez de orbitar alrededor de la Tierra como el Hubble (una vez cada aproximadamente 97 minutos a una altura de entre 550 Km y 600 Km), el James Webb se situará en un punto conocido como Lagrange 2, a 1,5 millones de kilómetros de nuestro planeta.

Orbitará alrededor del Sol, conservando esa distancia con la Tierra.

Su fecha de lanzamiento es octubre de 2018.

Fuente: http://www.el-nacional.com/bbc_mundo/

Galaxias ultradifusas dominadas por materia oscura

La galaxia de Andrómeda, en cuyo entorno se ha encontrado una galaxia ultradifusa Karel Teuwen

Un equipo internacional de astrónomos liderado por el español David Martínez-Delgado (actualmente en la Universidad de Heidelberg) acaba de descubrir una extraña galaxia, DGSAT I, de propiedades extraordinarias: a pesar de su gran tamaño, que alcanza los 40.000 años luz, posee muy poco brillo superficial, lo que indica un contenido muy pobre en estrellas. Ésta y otras galaxias similares, denominadas 'ultradifusas', podrían estar completamente dominadas por materia oscura.

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Más allá de Andrómeda

La galaxia ultradifusa DGSAT I | D. Martínez-Delgado y colaboradores

David Martínez-Delgado es un astrónomo español que, como muchos otros, ha encontrado un puesto de trabajo fuera de nuestras fronteras, más concretamente en la Universidad de Heidelberg (Alemania). La originalidad del trabajo de este astrónomo radica en la combinación de datos obtenidos en los mayores observatorios profesionales del mundo con observaciones realizadas por astrónomos aficionados con telescopios modestos. De esta manera ha venido reuniendo espectaculares ejemplos de canibalismo galáctico como éstos que presentamos hace un tiempo en elmundo.es
Rebuscando en archivos de astrónomos aficionados dedicados a la astrofotografía, mientras trataba de identificar pequeñas galaxias que pudiesen ser satélites del Grupo Local, Martínez-Delgado se encontró con una pequeña galaxia, a corta distancia aparente de Andrómeda, que parecía desprovista de regiones de formación estelar y de contenido gaseoso. La imagen de esta galaxia (denominada DGSAT I) había sido tomada con un modestísimo telescopio de 10 centímetros de diámetro. Cotejando con imágenes de archivo del gran telescopio Subaru, que tiene un espejo de 8 metros de diámetro, resultó que las estrellas individuales de esta galaxia no aparecían resueltas (no eran discernibles de manera individual), lo que implicaba que debía estar situada a una distancia de más de 33 millones de años luz, esto es unas 13 veces más lejos que Andrómeda, por lo que DGSAT I no podía ser una satélite de la gran espiral.
Para determinar las propiedades de la galaxia resultaba imprescindible medir su distancia. Para ello, Martínez-Delgado pidió a uno de sus colaboradores que tomase un espectro con un telescopio de 6 metros de diámetro en Rusia. Esta galaxia tiene un brillo tan débil que, aún con un telescopio tan potente, la medida del espectro requirió 6 horas de exposición. A partir de estos nuevos datos fue posible medir la distancia a la galaxia, que fue finalmente estimada en unos 230 millones de años luz, esto es casi 100 veces más lejos que Andrómeda. A esa distancia y en esa región del cielo se encuentra un filamento del supercúmulo de galaxias conocido como Piscis-Perseo, por lo que los investigadores concluyeron que DGSAT I forma parte de este supercúmulo.

Grande pero inactiva

La estimación de la distancia permite ahora estimar el tamaño real de la galaxia DGSAT I, cuyo diámetro resulta ser de unos 40.000 años luz, típico de una gran galaxia espiral. Pero la diferencia es que DGSAT I no parece albergar estrellas jóvenes ni gas. Parece una galaxia inactiva y extremadamente diluida. Su gran tamaño unido a su pobre contenido hace que nos refiramos a ella como una 'galaxia ultradifusa'

Una galaxia ultradifusa comparada con otras galaxias bien conocidas van Dokkum y colaboradores

Mientras Martínez-Delgado y sus colaboradores corrían estas peripecias con DGSAT I, otro equipo de astrónomos liderado por Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale había utilizado el experimento Dragonfly para detectar una población de 47 galaxias ultradifusas en el cúmulo de Coma, a unos 320 millones de años luz de la Tierra. Hace tan solo unos días, Jin Koda (universidad de Stony Brook) y sus colaboradores japoneses acaban de publicar la detección de casi un millar de candidatas a galaxias ultradifusas en este mismo cúmulo usando el telescopio gigante japonés Subaru (Hawái).
Como DGSAT I, todas estas galaxias tienen tamaños comparables al de la Vía Láctea. Pero si la Vía Láctea parece un mar de estrellas, estas galaxias ultra-difusas parecen más bien una aglomeración de nubes interestelares bastante transparentes. De hecho es posible mirar a través de ellas los objetos que se encuentran detrás.

Sumergidas en materia oscura

Es un misterio cómo estas galaxias tan difusas, con tan poca masa visible, pueden mantenerse unidas sin dispersarse completamente. Para mantenerlas aglomeradas es preciso que cuenten con una cantidad de masa mucho mayor de la que aparece en las imágenes ópticas. La explicación más plausible es que tales galaxias ultradifusas estén completamente dominadas por grandes cantidades de materia oscura. Esta hipotética materia oscura no ha podido ser detectada hasta ahora directamente, pero su existencia se deduce de la rápida rotación de las regiones externas de las galaxias y de las velocidades relativas de unas galaxias respecto de otras en los cúmulos. A partir de esas medidas se concluye que la materia oscura debe ser unas 5 veces más abundante en el universo que la materia ordinaria.

El cúmulo de Virgo es muy adecuado para seguir buscando galaxias ultradifusas Fabian Neyer

Los modelos teóricos de galaxias predicen que virtualmente todas las galaxias están rodeadas de grandes halos de materia oscura que pueden llegar a representar el 75 % de la masa total de la galaxia. Sin embargo, para explicar la supervivencia de las grandes galaxias ultradifusas hay que suponer que éstas contienen el 98 % de su masa en forma oscura. No obstante, este requerimiento no sería tan extremo si las galaxias ultra-difusas fuesen objetos inestables en proceso de rápida desintegración.
El equipo de Martínez-Delgado se encuentra ahora explorando otros cúmulos de galaxias buscando más ultra-difusas. Si se encontrases objetos con ligeras diferencias quizás pudiese establecerse una primera clasificación que diese pistas sobre el origen y evolución de tan enigmáticas galaxias.

También interesante

Las primeras pruebas observacionales de la existencia de la materia oscura fueron proporcionadas en 1933 por el astrónomo suizo Fritz Zwicky (1898-1974) en sus estudios del gran cúmulo de galaxias en la constelación de Coma, donde van Dokkum y Koda han detectado ahora numerosas galaxias ultra-difusas. En la década de los 1970, la astrónoma norteamericana Vera Rubin (nacida en 1928) confirmó la presencia de materia oscura mediante la observación de la rápida rotación de las regiones más externas de la galaxia de Andrómeda.

Entre las hipótesis más generalizadas sobre la naturaleza de la materia oscura destacan las que consideran cuerpos astronómicos pequeños y/o fríos (p. ej. estrellas enanas, planetas o nubes gaseosas) y las que contemplan partículas elementales (neutrinos, partículas masivas débilmente interactivas o WIMPS, axiones, etc.)

Los resultados de van Dokkum y su equipo, que fueron publicados en mayo en The Astrophysical Journal, pueden ser consultados aquí, mientras que el artículo de Koda y colaboradores, publicado en un número de julio de The Astrophysical Journal Letters, se encuentra aquí .

Rafael Bachiller es director del Observatorio Astronómico Nacional (Instituto Geográfico Nacional) y académico de la Real Academia de Doctores de España

Fuente: http://www.elmundo.es/ciencia