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NOTICIAS DE ASTROFÍSICA GALÁCTICA IX


Con el VLT y el Hubble:

ESTUDIAN LENTE GRAVITACIONAL CERCANO
Utilizando el instrumento MUSE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile, y el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, un equipo de astrónomos ha realizado la prueba más precisa hecha hasta el momento de la teoría general de la relatividad de Einstein fuera de la Vía Láctea.

(28 Junio 2018 - ESO/CA) Un equipo de cosmólogos, han aprovechado un lente gravitacional creado por la cercana galaxia ESO 325-G004 que reenfoca hacia nosotros la luz que proviene de una brillante y lejana galaxia que se encuentra trás ella y en la línea de visión creando un anillo luminoso (llamado aillo de Einstein) alrededor de su centro. La cercanía de ESO 325-G004, ubicada en la constelación del Centauro, en las cercanías de la Galaxia Centauro A, y a 450 milones de años luz de distancia, la convierte en el lugar ideal para probar la mecánica relativista. Comparando la masa de ESO 325-G004 con la curvatura del espacio a su alrededor, los astrónomos descubrieron que la gravedad a estas escalas de distancias astronómicas se comporta según lo predicho por la relatividad general, descartando algunas teorías alternativas de la gravedad.

Imagen: Una imagen de la galaxia cercana ESO 325-G004, creada utilizando los datos recopilados por el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA y el instrumento de MUSE, instalado en el VLT. MUSE ha medido la velocidad de las estrellas de ESO 325-G004 para producir el mapa de dispersión de la velocidad que se superpone a la imagen del Telescopio Espacial Hubble. El recuadro muestra el anillo de Einstein resultante de la distorsión de la luz de una fuente más distante que se encuentra detrás de ESO 325-004, que llega a ser visible después de sustraer la luz de la galaxia ESO 325-G004 que hace de lente, en primer plano. Crédito: ESO, ESA/Hubble, NASA. (Haga click en la imagen para agrandar).

ESO 325-G004 es una enorme galaxia elíptica que forma parte del cúmulo de galaxias Abell S0740 y que vemos con Magnitud aparente 13,864. (Ver abajo).

Utilizando el instrumento MUSE, instalado en el VLT de ESO, un equipo dirigido por Thomas Collett, de la Universidad de Portsmouth (Reino Unido) calculó primero la masa de ESO 325-G004 midiendo el movimiento de las estrellas de esta galaxia elíptica cercana.

Collett explica: “Se utilizaron datos del VLT (Very Large Telescope) de Chile para medir cuán rápido se movían las estrellas de ESO 325-G004. Esto permitió inferir cuánta masa debe haber en la galaxia para mantener estas estrellas en órbita”.

Luego utilizando imágenes del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, estudiaron el anillo de Einstein[1] descubierto con este observatorio orbital y resultante de la distorsión ejercida por ESO 325-G004 en la luz procedente de una galaxia distante, observaciones que revelaron que la fuente de luz estaba ubicada a 10,5 mil millones de años luz[2].

Imagen: Este diagrama muestra cómo la luz de galaxias distantes se distorsiona por el efecto gravitatorio de una galaxia más cercana a nosotros, que actúa como una lente y hace que la fuente alejada aparezca distorsionada, pero más brillante, formando característicos anillos de luz, conocidos como anillos de Einstein. Un análisis de la distorsión ha revelado que algunas de las galaxias distantes con formación estelar son tan brillantes como 40 millones de millones de Soles, y han sido aumentadas por la lente gravitatoria más de 22 veces. Crédito: ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), L. Calçada (ESO), Y. Hezaveh et al. (Haga click en la imagen para agrandar).

La teoría de la relatividad general de Einstein predice que los objetos deforman el espacio-tiempo a su alrededor, haciendo que cualquier rayo de luz que pase cerca sea desviado. El resultado es un fenómeno conocido como lente gravitacional. Este efecto sólo es perceptible con objetos muy masivos. Se conocen unas cien lentes gravitacionales fuertes, pero la mayoría están demasiado lejos como para poder medir con precisión su masa. Sin embargo, la galaxia ESO 325-G004 es una de las lentes más cercanas, a apenas 450 millones de años luz de la Tierra.

Collett continúa: “Gracias a MUSE, conocemos la masa de la galaxia en primer plano y, gracias al Hubble, hemos medido la cantidad del efecto de lente gravitacional que vemos. Luego, comparamos estas dos maneras de medir la fuerza de la gravedad y el resultado es justo lo que predice la relatividad general con una incertidumbre de sólo un nueve por ciento. Esta es la prueba más precisa de la relatividad general fuera de la Vía Láctea realizada hasta la fecha. ¡Y utilizando una sola galaxia!”.

La relatividad general ha sido puesta a prueba con exquisita precisión a escalas del Sistema Solar, y se han estudiado con mucho detalle los movimientos de estrellas alrededor del agujero negro del centro de la Vía Láctea, pero previamente no se habían hecho pruebas tan precisas a escalas astronómicas más grandes. Probar las propiedades de largo alcance de la gravedad es de vital importancia para validar nuestro modelo cosmológico actual.

Estos hallazgos pueden tener importantes implicaciones para los modelos de gravedad alternativos a la relatividad general. Estas teorías alternativas predicen que los efectos de la gravedad en la curvatura del espacio-tiempo “dependen de la escala”. Esto significa que la gravedad debería comportarse de manera diferente a escala de grandes distancias astronómicas con respecto a las escalas más pequeñas del Sistema Solar. Collett y su equipo han descubierto que es poco probable que esto sea así, a menos que estas diferencias sólo se produzcan a escalas de distancias de más de 6000 años luz.

“El universo es un lugar increíble que nos proporciona esas lentes que podemos usar como laboratorios”, añade el miembro del equipo Bob Nichol, de la Universidad de Portsmouth. “Es muy satisfactorio utilizar los mejores telescopios del mundo con el objetivo de desafiar a Einstein y averiguar, al final, que tenía razón”.

Imagen: Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA, muestra el cúmulo de galaxias Abell S0740, que está a más de 450 millones de años luz de distancia, en dirección de la constelación de Centaurus. La gigantesca galaxia elíptica ESO 325-G004 destaca en el centro del cúmulo. La alta resolución del Telescopio Espacial Hubble permite detectar miles de cúmulos globulares de estrellas orbitando alrededor de ESO 325-G004. Los cúmulos globulares son grupos compactos de cientos de miles de estrellas que están unidas por la gravedad. A la distancia de la galaxia aparecen como puntos de luz contenidos en el halo difuso. Esta imagen fue creada combinando observaciones científicas del Hubble, tomadas en enero de 2005, con las observaciones del programa Legado del Hubble, tomadas un año más tarde. Crédito: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA). (Haga click en la imagen para agrandar).

Notas:
[1]: Imágenes del Telescopio Espacial Hubble de ESO 325-G004 tomadas al azar, revelaron la presencia de un anillo de Einstein con 2,95 arcosegundos de radio alrededor del centro de la galaxia.

[2]: Corrimiento al rojo de z = 2,1 equivalente a una distancia de 10,5 mil millones de años luz(2). ( http://candels-collaboration.blogspot.com/2012/08/how-far-away-is-this-galaxy.html)

Posición de la galaxia ESO 325-G004 en el cielo de la Tierra: AR: 13:43:33.2, Dec.: -38:10:34 (J2000 equinox).

Artículo Científico.


Desde Paranal:

REVELAN DETALLES DE LA NEBULOSA DE LA TARÁNTULA
Aprovechando las capacidades del VST, instalado en el Observatorio Paranal de ESO (Chile), los astrónomos han captado una detallada imagen de la nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes.

(4 Junio 2018 - ESO/CA) Utilizando el Telescopio de Exploración del VLT (VST), ubicado en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile, un grupo de astrónomos ha obtenido detalladas imágenes de la nebulosa de la Tarántula. Se trata del objeto más brillante de la Gran Nube de Magallanes, una galaxia satélite de nuestra Vía Láctea, situada a unos 160.000 años luz de distancia en los cielos del hemisferio sur. Las detalladas imágenes de esta región y sus alrededores revelan un paisaje cósmico ricos en cúmulos de estrellas, brillantes nubes de gases y restos de explosiones de supernovas.

Imagen: La rica región alrededor de la nebulosa de la Tarántula en la Gran Nube de Magallanes. Esta es la imagen más nítida obtenida jamás de este objeto y sus alrededores. (Haga click en la imagen para agrandar).

La Tarántula, también conocida como 30 Doradus, es la región de formación estelar más brillante y más energética del Grupo Local de galaxias. Se extiende a lo largo de más de 1000 años luz en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia enana irregular, satélite de nuestra Vía Láctea y que podemos ver en la constelación de Dorado (el delfín) en el extremo sur cielo. Con un tamaño de cerca de 14.000 años luz de extensión la Gran Nube de Magallanes es una de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea.

En el centro de la nebulosa de la Tarántula se encuentra un gigantesco y joven cúmulo estelar llamado NGC 2070, una región de numerosas regiones de formación estelar cuyo denso núcleo, R136, contiene algunas de las estrellas más masivas y luminosas conocidas. El primero en registrar el brillante resplandor de la nebulosa de la Tarántula fue el astrónomo francés Nicolas Louis de Lacaille, en 1751.

Imagen: La región de los alrededores de la Nebulosa de La Tarántula, con anotaciones. (Haga click en la imagen para agrandar).

Otro cúmulo estelar en la nebulosa de la Tarántula, mucho más antiguo, es Hodge 301, en el que se estima que, al menos 40 estrellas, han estallado como supernovas, expandiendo gas en toda la región. Un ejemplo de remanente de supernova es la superburbuja SNR N157B, que incluye el cúmulo estelar abierto NGC 2060. El primero en observar este cúmulo fue el astrónomo británico John Herschel, en 1836, quien utilizó un telescopio reflector de 18,6 pulgadas en el cabo de Buena Esperanza, en Sudáfrica. En las afueras de la nebulosa de la Tarántula, en la parte inferior derecha, es posible identificar la ubicación de la famosa supernova SN 1987A [1].

A la izquierda de la nebulosa de la Tarántula se puede ver un brillante cúmulo estelar abierto, llamado NGC 2100, que muestra una brillante concentración de estrellas azules rodeadas de estrellas rojas. Este cúmulo fue descubierto en 1826 por el astrónomo escocés James Dunlop mientras trabajaba en Australia y utilizó un telescopio reflector de 9 pulgadas (23 centímetros) que él mismo había construido.

En el centro de la imagen se encuentra el cúmulo estelar y nebulosa de emisión NGC 2074, otra región de formación de estrellas masivas descubierta por John Herschel. Echando un vistazo más de cerca podemos distinguir una estructura de polvo oscuro en forma de caballito marino, el "Caballito de Mar - Sea Horse". Se trata de una gigantesca estructura en forma de pilar con una longitud de aproximadamente 20 años luz —casi cuatro veces la distancia entre el Sol y la estrella más cercana, Alfa Centauri—. La estructura está condenada a desaparecer en el próximo millón de años: a medida que siguen formándose estrellas en el cúmulo, la luz y los vientos que estas emiten eliminarán lentamente los pilares de polvo.

Esta imagen ha sido obtenida gracias a la cámara de 256 megapíxeles OmegaCAM, especialmente diseñada para el VST. La imagen se ha creado a partir de imágenes de OmegaCAM obtenidas con cuatro filtros coloreadas diferentes, incluyendo uno diseñado para aislar el brillo rojo del hidrógeno ionizado [2].

Notas:
[1]: SN 1987A fue la primera supernova observada con telescopios modernos y la más brillantes desde la estrella de Kepler en 1604. SN 1987A fue tan intensa que, tras su descubrimiento el 23 de febrero de 1987, ardió con la potencia de 100 millones de soles durante varios meses.

[2]: La línea de emisión H-alfa es una línea espectral roja que se crea cuando el electrón del interior de un átomo de hidrógeno pierde energía. Esto sucede en el hidrógeno que se encuentra alrededor de estrellas jóvenes calientes cuando el gas se ioniza por la intensa radiación ultravioleta y, posteriormente, los electrones se recombinan con los protones para formar átomos de nuevo. La capacidad de OmegaCAM para detectar esta línea permite a los astrónomos caracterizar la física de nubes moleculares gigantes donde se forman nuevas estrellas y planetas.

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