La misteriosa estrella Tabby se oscurece a un ritmo sin precedentes

La estrella más misteriosa del Universo', también llamada KIC 8462852 o estrella de Tabby (el nombre de su descubridora) muestra una vez más un misterioso patrón de oscurecimiento (pierde brillo a un ritmo sin precedentes), que se ha tratado de explicar con hipótesis que van de enjambres de cometas a megastructuras extraterrestres.
El 19 de mayo, una llamada urgente se dirigió a científicos de todo el mundo para enfocar tantos telescopios como fuera posible hacia la estrella, para tratar de romper el misterio de su comportamiento.
El Observatorio de Fairborn en Arizona había confirmado que "la estrella era un 3% más tenue de lo que normalmente es", declaró Jason Wright, profesor asociado de astronomía en la Universidad Estatal de Pensilvania, que dirigie un estudio de la estrella. "Eso es suficiente para que tengamos la certeza absoluta de que esto no es una suerte estadística, creo que ahora lo hemos confirmado en varios observatorios". CICLO IRREGULAR La estrella KIC 8462852 ha demostrado un ciclo irregular de gradación creciente y luego regresa a su anterior brillo.

Estos cambios se detectaron por primera vez en septiembre del 2015 -por Tabetha Boyajian, de la Universidad de Yale- utilizando el telescopio espacial Kepler de la NASA, que fue construido para observar este tipo de inmersiones en el brillo de una estrella, porque pueden ser causados por un planeta moviéndose frente a la estrella vista desde la Tierra.
Pero los cambios de luminosidad no muestran el tipo de regularidad que es típico de la órbita de un planeta alrededor de su estrella, y los científicos no pueden ver cómo los cambios podrían ser explicados por un sistema de planetas.
ESTRUCTURA EXTRATERRESTRE
Los científicos han planteado la hipótesis de que los cambios podrían ser debido a un enjambre de cometas pasando delante de la estrella, que son el resultado de una fuerte actividad magnética, o que es una estructura masiva construida por extraterrestres.
Pero ninguna hipótesis principal ha surgido, por lo que los científicos han estado ansiosos por capturar una imagen muy detallada de la luz que viene de la estrella durante uno de estos períodos de oscurecimiento. Esta visión detallada es lo que los científicos llaman típicamente espectros de objetos. Puede revelar, por ejemplo, los elementos químicos específicos que están en un gas.
También puede decir a los científicos si un objeto se está moviendo hacia o lejos del observador. "Lo que esté causando que la estrella se vuelva más tenue dejará una huella digital espectral detrás", dijo Wright durante una transmisión por internet del evento, citada por Space.com, que tuvo lugar en el laboratorio Breakthrough Listen de la Universidad de California en Berkeley. "Así que si hay mucho polvo entre nosotros y la estrella bloqueará más luz azul que luz roja. Si hay gas en ese polvo, ese gas debe absorber longitudes de onda muy específicas y deberíamos ser capaces de ver eso. Así que hemos estado ansiosos por ver uno de estos cambios en una de estas inmersiones de la estrella para poder tomar algunos espectros".
Pero los científicos no podían predecir cuándo ocurriría el siguiente evento de atenuación o cuánto tiempo durará. El detectado por Kepler duró entre dos y siete días, según Wright.
Los telescopios de grado profesional suelen programar el tiempo de observación semanas o meses de antelación, por lo que Wright y sus colegas sabían que sus observaciones tendrían que venir a instancias de colegas que ya estaban usando los telescopios para otros proyectos.
 RED DE OBSERVADORES PLANETARIA
"Necesitamos tener una red de personas alrededor del mundo que estén listos para observar", dijo Wright. "Afortunadamente, la estrella no es demasiado débil y por eso hay muchos observadores y telescopios que han aceptado dedicar algo de su tiempo para captar un espectro para nosotros".
Los telescopios más grandes y más poderosos que prestarán atención a la llamada son los gemelos de 10 metros en el W.H. Observatorio de Keck en Hawái.
El equipo está trabajando para ganar tiempo de observación en al menos otros tres grandes telescopios en los Estados Unidos, según Wright.
La iniciativa Breakthrough Listen, que busca signos de vida inteligente en el universo, también se ha interesado por la estrella y lo observará con el telescopio Automated Planet Finder del Lick Observatory en California. Pero los cambios de luminosidad no muestran el tipo de regularidad que es típico de la órbita de un planeta alrededor de su estrella, y los científicos no pueden ver cómo los cambios podrían ser explicados por un siste

Solucionado el enigma de las ‘lágrimas holandesas’, 400 años después

Los científicos han descubierto por qué las 'gotas del Príncipe Rupert' son extremadamente fuertes en su cabeza pero muy frágiles en su cola

En el siglo XVII, el príncipe Rupert de Alemania regaló unas curiosas gotas de cristal al rey Carlos II de Inglaterra, que quedó intrigado por sus características inusuales: la cabeza de la gota es tan fuerte que puede soportar el impacto de un martillo, pero su cola es tan frágil que doblarla con los dedos hace que toda la estructura se desintegre instantáneamente en un polvo fino. Esas gotas —también llamadas lágrimas holandesas o esferas de Rupert— se hacen dejando caer manchas rojas de vidrio fundido en agua.

Los científicos han intentado, durante cuatro siglos, entender las propiedades de esas estructuras, pero solo ahora la tecnología ha permitido arrojar luz, literalmente, sobre el problema. Srinivasan Chandrasekar, de la Universidad de Purdue (Indiana, EE UU) y Munawar Chaudhri, de la Universidad de Cambridge, utilizaron un polariscopio de transmisión —un tipo de microscopio que mide la doble refracción en un objeto transparente axisimétrico, como las lágrimas holandesas— para medir la tensión en el interior de las gotas. En el experimento, los investigadores suspendieron la esfera en un líquido claro y la iluminaron con un LED rojo. Usando el polariscopio, midieron el retardo óptico de la luz a medida que viajaban a través de la estructura de vidrio, y luego utilizaron los datos para analizar la distribución del estrés a lo largo de toda la gota.

Los resultados, publicados en la revista Applied Physics Letters, mostraron que las cabezas de las gotas tienen una tensión de compresión de superficie mucho más alta de lo que se pensaba: 700 megapascales, casi 7.000 veces la presión atmosférica. Esa capa de compresión superficial es también delgada, aproximadamente el 10% del diámetro de la cabeza del objeto. Esos valores dan a las cabezas de las gotas una resistencia muy alta, según explican los científicos. Para romper una, es necesario crear una grieta que entre en la zona de tensión interior de la esfera. Dado que las grietas en la superficie tienden a crecer paralelas a esa superficie, no pueden entrar en dicha zona. La manera más fácil de romper una de esas estructuras es, entonces, presionar en la cola, de manera a generar una perturbación que permite que las grietas lleguen a la zona de tensión.

Chandrasekar y Chaudhri empezaron a investigar el misterio de las esferas de Rupert en los años 90. En 1994, los científicos publicaron su primer estudio sobre el tema, en la Philosophical Magazine B, en el que utilizaron la fotografía de encuadre de alta velocidad para observar el proceso de ruptura de una gota. "Utilizamos la mejor tecnología disponible en aquella época y llegamos a fotografiar en una velocidad de hasta un millón de frames por segundo", cuenta Chaudhri en un correo electrónico.


Los científicos concluyeron, a partir de ese primer experimento, que la superficie de cada gota sufre tensiones altamente compresivas, mientras que el interior experimenta fuerzas de alta tensión. El objeto está, por lo tanto, en un estado de equilibrio inestable, que puede ser fácilmente perturbado al romperse la cola. Para alcanzar los resultados presentados en su último estudio, Chandrasekar y Chaudhri empezaron a colaborar con Hillar Aben, profesor de la Universidad Tecnológica de Tallinn, en Estonia, especialista en determinar las tensiones residuales en objetos tridimensionales transparentes. Los investigadores creen que ese trabajo explica la gran fuerza de las esferas de Rupert. "No creo que haya mucho que pueda ser desafiado respecto a la fotografía de alta velocidad, y con el polariscopio hemos determinado la distribución residual del estrés a lo largo de varias gotas. Nuevamente los números obtenidos son bastante sólidos", sostiene Chaudhri.

Las galaxias

Video muy interesante de galaxias.

Los problemas que la física fundamental no explica

Materia oscura
Hace 50 años se observó que la rotación de los cúmulos de galaxias no se explica con la masa de los astros visibles. Se sugirió que debe de existir una materia oscura desconocida. El LHC espera producir partículas como las que constituirían esta materia. La partícula Z’ o el leptoquark no serían candidatas a serlo, pero podrían dar pistas sobre otras que sí lo serían.

Asimetría materia-antimateria
El Modelo Estándar prevé la existencia de materia y antimateria (es decir, una materia igual a la familiar, pero con la carga eléctrica de signo opuesto) en cantidades iguales. Por esto no explica por qué en realidad la materia ha prevalecido sobre la antimateria.

Unificación entre cuántica y gravedad
Existen leyes comunes para tres de las cuatro fuerzas de la naturaleza (la electromagnética, la débil y la fuerte). La cuarta, la gravedad, no se ajusta a esas leyes. La existencia de agujeros negros o el Big Bang no se acaban de entender por esta incoherencia.

Energía oscura
En 1998 se observó que algunas estrellas lejanas brillan menos de lo previsto, lo que sugiere que el Universo se está expandiendo de forma acelerada. Por tanto, debe de existir una energía desconocida que vence la gravedad y empuja esta aceleración.

Unos fenómenos microscópicos anómalos apuntan a nueva física

Los mesones B, unas de las partículas constituyentes de la materia, se desintegran de forma no prevista por el Modelo Estándar
Las desviaciones se deberían a la existencia de nuevas partículas nunca observadas pero propuestas por teorías alternativas

El comportamiento anómalo de unas partículas elementales (los mesones B), observado en fechas recientes en diversos laboratorios del mundo, está poniendo en cuestión la teoría de la naturaleza más asentada en la física, el llamado Modelo Estándar (ME).
De confirmarse, sería la primera observación experimental de una nueva física más allá de la teoría establecida hace ya más de cuatro décadas. El ME ha tenido grandes éxitos, como la explicación de por qué los objetos tienen masa (por medio del hallazgo del Bosón de Higgs en el 2012), pero no explica, entre otras cosas, por qué el mundo está hecho de materia y no de antimateria, o de qué está hecha la materia oscura que abunda en el Universo.
La semana pasada, investigadores del Gran Colisionador de Hadrones LHC (el acelerador del CERN en Ginebra en el cual chocan partículas a gran energía) anunciaron anomalías en la desintegración de los mesones B. Eso sí, se trata de evidencias preliminares que podrían ser desmentidas cuando aumente el número de desintegraciones observadas en los próximos meses.
No obstante, durante la misma semana, otro grupo de científicos -entre ellos Bernat Capdevila y Joaquim Matías, de la Universitat Autònoma de Barcelona- publicó el borrador de un artículo en el que combina esa medida con otras conseguidas en otros laboratorios.

30 OBSERVACIONES
“Hemos encontrado indicios sólidos de que el ME no puede acomodar una serie de medidas hechas en diversos experimentos”, explica Matías. En concreto, 30 medidas de 5 tipos distintos de desintegración de mesones B revelan que estos procesos se desvían de lo previsto por el ME, y lo hacen de una forma sistemática y coherente. En el 2013, el grupo de Matías sugirió la primera medida que manifestó una desviación.
“Estamos emocionados, pero preferimos ser cautos”, afirma Marie Helene Schune, investigadora del CNRS francés y de LHCb, el experimento del CERN que detectó las anomalías. El mesón B, una de las partículas que constituyen la materia, suele desintegrarse y producir electrones y muones, otras partículas. Según el ME, estas se deberían producir en igual cantidad.
Esta predicción tiene el altisonante nombre de “universalidad del sabor leptónico”. Ahora bien, LHCb ha detectado un déficit de muones. La cantidad de observaciones hechas es suficiente para anunciar una evidencia preliminar, pero aún cabe la opción de que el efecto sea una pura fluctuación casual.
“Cuando supimos de esta medida ya teníamos la redacción de nuestro artículo bastante avanzada: nos pusimos a trabajar a toda velocidad para incluir las nuevas observaciones”, explica Matías. Estas no hicieron más que confirmar lo que otras medidas sugerían. “Un patrón coherente de desviación que apunta a una misma solución de nueva física”, afirma Matías. En otras palabras, estas desviaciones apuntan todas a la misma dirección, de manera estadísticamente significativa.

NUEVAS PARTÍCULAS
“Podrían ser provocadas por unas nuevas partículas”, explica Matías. Se trataría de unas partículas nunca observadas, pero prevista sin embargo por teorías alternativas al ME. Las candidatas, explica Matías, se llaman Z’ o leptoquark. “O podría ser alguna partícula que Matías aún no ha imaginado”, afirma medio en broma Schune.
“Los estudios globales [de Matías] están realmente bien hechos. Toda la información disponible apunta en la misma dirección. Sin embargo, ninguna medida experimental por sí sola tiene la suficiente significancia estadística: hasta que no la tenga, no me atrevería a decir que tenemos nueva física”, comenta Arantza Oyanguren, investigadora en la Universitat de València y de LHCb. La confirmación definitiva, o desmentido, se espera en los próximos meses.

Un agujero negro como 17.000 millones de soles

Los agujeros negros que produjeron los fenómenos más luminosos del universo hace miles de millones de años subsisten dormidos en el centro de galaxias como la Vía Láctea

Si uno piensa en un agujero negro, con esa atracción gravitatoria que ni siquiera deja escapar la luz, es probable que se imagine un gran hueco oscuro en el universo rodeado por nada. Sin embargo, cuando se observan desde lejos, el efecto es muy diferente. Los cuásares, los objetos más brillantes del universo, son precisamente agujeros negros supermasivos que habitan el interior de grandes galaxias. El poder de estos monstruos gravitatorios atrae a sus fauces sistemas solares completos, pero también acelera gran parte de la materia que los rodea que sale disparada a velocidades cercanas a la de la luz. Esos chorros de partículas, extremadamente luminosos, se han observado en el universo primitivo, cuando tenía unos pocos cientos millones de años, y los astrónomos sospechan que han cumplido un papel importante como motores de formación galáctica.

Galaxias como la Vía Láctea acogen en su interior agujeros negros supermasivos que han perdido ya el ímpetu destructor y creador de una etapa antigua en la que se comportaban como un cuásar. En la búsqueda de herederos apaciguados de aquellos leviatanes que poblaron el cosmos hace 13.000 millones de años, los investigadores han encontrado ejemplares con una masa hasta 10.000 millones de veces la del Sol en agrupaciones de galaxias como la Gran Muralla, que incluye cúmulos como el de Coma o el de Leo. Esta semana, un equipo internacional de científicos liderado por Jens Thomas, investigador del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre en Garching (Alemania), publica en la revista Nature el estudio de un agujero negro con 17.000 millones de veces la masa del Sol en NGC 1600, una galaxia elíptica relativamente aislada a 200 millones de años luz de la Tierra. Los astrónomos no esperaban encontrar estos grandes agujeros en lugares tan poco concurridos y es posible que el hallazgo indique que son más frecuentes de lo que se creía.

Las dimensiones de la influencia de esta máquina cósmica son difíciles de imaginar. Los científicos han calculado que su horizonte de sucesos, el punto alrededor del agujero negro a partir del que ya no es posible escapar, se encuentra a 335 veces la distancia de la Tierra al Sol. Este tamaño, explican, convierte al agujero negro de NGC 1600 en uno de los mejores candidatos para ser observados por el proyecto Event Horizon Telescope después de Sagitario A, el agujero que ocupa el centro de nuestra propia galaxia. Esta iniciativa, que se pondrá en marcha en la próxima década, pretende combinar la capacidad de observación de radiotelescopios de todo el mundo para acercarse más que nunca a la región observable de los agujeros negros.

Trabajos como el que hoy se publica en Nature buscan reconstruir el linaje de los superagujeros negros, los objetos que iluminaron los cuásares cuando el universo aún estaba en su infancia y ahora duermen en el centro de las galaxias. En la historia de la evolución de esos objetos se encuentra también el origen de la nuestra.

*Actualización. En la primera versión del artículo el titular hablaba de un agujero negro como 17.000 soles en lugar de los correctos 17.000 millones

Un telescopio del tamaño de la Tierra para tomar la primera imagen de un agujero negro

Una colaboración de radiotelescopios de todo el mundo observa durante cinco días el horizonte de sucesos del agujero negro del centro de la Vía Láctea 

 Durante los últimos días, equipos de astrónomos repartidos por el mundo se han puesto de acuerdo para observar dos objetos hasta ahora invisibles. El agujero negro que ocupa el centro de nuestra galaxia, Sagitario A*, y el que se encuentra en la galaxia vecina, M87, tienen masas descomunales, pero ocupan espacios relativamente pequeños. Sagitario A*, por ejemplo, es tan masivo como cuatro millones de soles, pero su horizonte de sucesos, el punto a partir del cual nada que lo rebase, ni siquiera la luz, podrá retornar, tiene 24 millones de kilómetros de diámetro, solo 17 veces más que el Sol. A 26.000 años luz de distancia, es un objeto diminuto.

La estrategia para captar lo que sucede alrededor de esos dos objetos oscuros ha consistido en construir temporalmente un telescopio tan grande como la Tierra. El Event Horizon Telescope (EHT), como se ha bautizado el proyecto, se ha logrado uniendo telescopios de radio de todo el mundo a través de una técnica que se conoce como interferometría. Observatorios desde el Polo Sur hasta Chile, Hawái o España se coordinaron entre el 4 y el 14 de abril para lograr cinco días completos de observación. “Necesitábamos que hubiese buen tiempo a la vez en los lugares en los que estaban los ocho telescopios que se han utilizado para la observación”, explica Rebecca Azulay, investigadora del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn (Alemania) y parte del equipo que ha pasado las últimas noches en el Observatorio IRAM del Pico Veleta en Sierra Nevada, en Granada (España).

Hasta ahora, se habían observado los chorros de partículas que salen impulsadas por la tremenda fuerza gravitatoria de los agujeros negros, pero los resultados de este esfuerzo internacional pueden llegar más allá. “Veríamos una especie de anillo creado por la deformación de la luz al acercarse al horizonte de sucesos”, explica Eduardo Ros, investigador de la Universidad de Valencia y del Instituto Max Planck de Radioastronomía de Bonn y colaborador en esta iniciativa. “Será la primera imagen directa de un agujero negro”, concluye.

Si se trata de observar Sagitario A con telescopios ópticos como el Hubble o el Gran Telescopio de Canarias, el gas y el polvo que se acumulan en el centro de la galaxia lo oscurecen e impiden su observación. Los telescopios reclutados para este proyecto permiten estudiar el universo a través de ondas de entre tres y un milímetro de longitud, una parte del espectro electromagnético que permite superar los obstáculos del gas y el polvo. Pero antes de hacerlo, los astrónomos debieron adaptar los instrumentos de observatorios que fueron diseñados para captar ondas ligeramente diferentes. ALMA, un radiotelescopio de 66 antenas ubicado en el desierto de Atacama, en Chile, también se ha empleado en esta observación. Según explica Ros, aquella instalación de 1.000 millones de euros, la mayor de sus características, “ha funcionado por primera vez como un solo telescopio” para unirse a este proyecto.

Por ahora, según explican Ros y Azulay, el tiempo ha sido apropiado y no ha habido imprevistos. Ahora, queda un tiempo para que los datos recogidos por todo el mundo, que fueron grabados en discos duros, lleguen a los centros de procesamiento en Boston y Bonn. “Cuando grabamos con un telescopio se acumulan 32 Gigabits cada segundo”, apunta Ros. A ese ritmo, un USB se llena en dos o tres segundos y una jornada de observación como en la que colaboró Azulay en el Pico Veleta duraba de 12 de la noche a 8 de la mañana. Los responsables del proyecto calculan que necesitarán meses para procesar toda la información recogida.

Después de observaciones como la que el año pasado realizó el experimento LIGO, que observó el choque entre dos agujeros negros a partir de la detección de las ondas gravitacionales que produjeron, los resultados del EHT serán una herramienta más para tratar de entender qué pasa en esos extraños objetos.

Según explica Carlos Sopuerta, investigador del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC), en Barcelona, experimentos como este pueden servir para comprobar si la Teoría de la Relatividad General de Albert Einstein sigue sirviendo para explicar lo que sucede ante la presencia de un agujero negro o si sus efectos gravitatorios cambian las reglas y requieren alguna modificación de la teoría. “Hay una estrella que orbita bastante cerca del agujero negro del centro de nuestra galaxia”, cuenta Sopuerta. “Su movimiento ha servido para calcular la masa del agujero y el otro cálculo que nos interesa sobre ese objeto es cómo rota, algo que es más difícil de medir”, añade.

Este experimento podría descubrir otras estrellas más cercanas al horizonte de sucesos que fuesen una referencia mejor para conocer la rotación del agujero negro. “Sería interesante ver si hay alguna deformación respecto a lo que predice la Relatividad General, ver por ejemplo si lo que nos parece un agujero negro es en realidad algún tipo de materia extraña de la que no tenemos información actualmente, algo que pareciera un agujero negro, pero fuese otra cosa”, continúa Sopuerta. “Si las teorías para explicar lo que sucede en los agujeros negros funcionan, veremos una sombra parecida a un donut y las órbitas de las cosas que caigan en el agujero serán elípticas, como las de los planetas alrededor del Sol”, añade Ros. “Pero si la teoría no funciona, la forma cambia bastante”.

Después de cinco días de observación toda la información sobre lo que sucede en los horizontes de sucesos de Sagitario A* y el agujero negro de M87 está ya en poder de los astrónomos. Sin embargo, aún no saben qué han podido recoger los radiotelescopios. Probablemente, será necesario esperar al año que viene a ver por primera vez un agujero negro.