Connect with us
Weather Data Source: pronóstico del tiempo

Ciencia

Nueva clase de sistema estelar resultado de ‘planchazos’ galácticos

Published

on

MADRID, 16 Jun. (EUROPA PRESS) – Astrónomos han identificado cinco ejemplos de una nueva clase de sistema estelar, formados por estrellas azules jóvenes en un patrón irregular y que parecen existir en aislamiento de cualquier galaxia.

El mecanismo por el que se originaron se asemeja al de caer de panza en una piscina, en este caso una galaxia que se precipita sobre un cúmulo de gas caliente.

Los sistemas estelares, del tamaño de pequeñas galaxias enanas, están ubicados dentro del cúmulo de galaxias Virgo relativamente cercano. Los cinco sistemas están separados de cualquier posible galaxia progenitora por más de 300.000 años luz en algunos casos, lo que dificulta identificar sus orígenes.

Los astrónomos de la Universidad de Arizona encontraron los nuevos sistemas después de que otro grupo de investigación, dirigido por Elizabeth Adams, del Instituto Holandés de Radioastronomía, compiló un catálogo de nubes de gas cercanas, proporcionando una lista de sitios potenciales de nuevas galaxias. Una vez que se publicó ese catálogo, varios grupos de investigación, incluido uno dirigido por el profesor asociado de astronomía de la Universidad de Arizona, David Sand, comenzaron a buscar estrellas que pudieran estar asociadas con esas nubes de gas.

Se pensaba que las nubes de gas estaban asociadas con nuestra propia galaxia, y la mayoría probablemente lo estén, pero cuando se descubrió la primera colección de estrellas, llamada SECCO1, los astrónomos se dieron cuenta de que no estaba cerca de la Vía Láctea, sino más bien en el cúmulo de Virgo, que está mucho más lejos pero aún muy cerca en la escala del universo.

SECCO1 fue una de las «manchas azules» muy inusuales, dijo en un comunicado Michael Jones, becario postdoctoral en el Observatorio Steward de UArizona y autor principal de un estudio que describe los nuevos sistemas estelares. Jones presentó los hallazgos, de los que Sand fue coautor, durante la reunión 240 de la Sociedad Astronómica Estadounidense.

El equipo obtuvo sus observaciones del Telescopio Espacial Hubble, el telescopio Very Large Array en Nuevo México y el Very Large Telescope en Chile. El coautor del estudio, Michele Bellazzini, del Istituto Nazionale di Astrofisica en Italia, dirigió el análisis de los datos del Very Large Telescope y presentó un artículo complementario centrado en esos datos.

Juntos, el equipo aprendió que la mayoría de las estrellas en cada sistema son muy azules y muy jóvenes y que contienen muy poco gas de hidrógeno atómico. Esto es importante porque la formación de estrellas comienza con gas de hidrógeno atómico, que finalmente se convierte en densas nubes de gas de hidrógeno molecular antes de convertirse en estrellas.

«Observamos que la mayoría de los sistemas carecen de gas atómico, pero eso no significa que no haya gas molecular», dijo Jones. «De hecho, debe haber algo de gas molecular porque todavía se están formando estrellas. La existencia de estrellas en su mayoría jóvenes y poco gas indica que estos sistemas deben haber perdido su gas recientemente».

La combinación de estrellas azules y la falta de gas fue inesperada, al igual que la falta de estrellas más antiguas en los sistemas. La mayoría de las galaxias tienen estrellas más viejas, a las que los astrónomos se refieren como «rojas y muertas».

«Las estrellas que nacen rojas son de menor masa y, por lo tanto, viven más que las estrellas azules, que se queman rápido y mueren jóvenes, por lo que las estrellas rojas viejas suelen ser las últimas que quedan vivas», dijo Jones. «Y están muertas porque no tienen más gas para formar nuevas estrellas. Estas estrellas azules son básicamente como un oasis en el desierto».

El hecho de que los nuevos sistemas estelares sean abundantes en metales sugiere cómo podrían haberse formado.

«Para los astrónomos, los metales son cualquier elemento más pesado que el helio», dijo Jones. «Esto nos dice que estos sistemas estelares se formaron a partir del gas que se extrajo de una gran galaxia, porque la forma en que se acumulan los metales se debe a muchos episodios repetidos de formación de estrellas, y eso solo se obtiene realmente en una gran galaxia».

Hay dos formas principales en que se puede extraer gas de una galaxia. El primero es el desprendimiento de marea, que ocurre cuando dos grandes galaxias pasan una junto a la otra y arrancan gravitacionalmente el gas y las estrellas.

COMO CAER DE PANZA EN UNA PISICINA

El otro es lo que se conoce como extracción de presión de ariete. «Esto es como si te cayeras de panza en una piscina», dijo Jones. «Cuando el vientre de una galaxia cae en un cúmulo que está lleno de gas caliente, su gas es expulsado detrás de él. Ese es el mecanismo que creemos que estamos viendo aquí para crear estos objetos».

El equipo prefiere la explicación de la extracción por presión de ariete porque para que las manchas azules se hayan vuelto tan aisladas como están, deben haberse movido muy rápido, y la velocidad de extracción por marea es baja en comparación con la extracción por presión de ariete.

Los astrónomos esperan que algún día estos sistemas eventualmente se dividan en cúmulos individuales de estrellas y se extiendan por el cúmulo de galaxias más grande.

Lo que los investigadores han aprendido alimenta la «historia más grande del reciclaje de gas y estrellas en el universo», dijo Sand. «Creemos que este proceso de caída de barriga cambia muchas galaxias espirales en galaxias elípticas en algún nivel, por lo que aprender más sobre el proceso general nos enseña más sobre la formación de galaxias».

Ciencia

La Inteligencia Artificial puede ser clave para encontrar vida en Marte

Published

on

Un experimento en un análogo marciano en el norte de Chile ha probado la utilidad de equipo robots planetarios con inteligencia artificial para centrar la búsqueda de vida de la forma más eficaz.

En un artículo publicado en Nature Astronomy, un estudio interdisciplinar dirigido por Kim Warren-Rhodes, investigadora principal del Instituto SETI, cartografió la escasa vida oculta en cúpulas de sal, rocas y cristales del Salar de Pajonales, en el límite entre el desierto chileno de Atacama y el Altiplano.

A continuación, Warren-Rhodes trabajó con los coinvestigadores Michael Phillips (Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins) y Freddie Kalaitzis (Universidad de Oxford) para entrenar un modelo de aprendizaje automático que reconociera los patrones y reglas asociados a sus distribuciones, de modo que pudiera aprender a predecir y encontrar esas mismas distribuciones en datos sobre los que no había sido entrenado.

En este caso, al combinar la ecología estadística con la inteligencia artificial/aprendizaje de máquina, los científicos pudieron localizar y detectar biofirmas hasta un 87,5% de las veces (frente a un 10% mediante búsqueda aleatoria) y disminuir el área necesaria para la búsqueda hasta en un 97%.

«Nuestro marco nos permite combinar la potencia de la ecología estadística con el aprendizaje automático para descubrir y predecir los patrones y reglas por los que la naturaleza sobrevive y se distribuye en los paisajes más duros de la Tierra», afirma Rhodes en un comunicado. «Esperamos que otros equipos de astrobiología adapten nuestro enfoque para cartografiar otros entornos habitables y bioseñales. Con estos modelos, podemos diseñar hojas de ruta y algoritmos a medida para guiar a los vehículos exploradores hacia lugares con la mayor probabilidad de albergar vida pasada o presente, por muy oculta o rara que sea».

En última instancia, algoritmos similares y modelos de aprendizaje automático para muchos tipos diferentes de entornos habitables y biofirmas podrían automatizarse a bordo de robots planetarios para guiar eficazmente a los planificadores de misiones a zonas de cualquier escala con la mayor probabilidad de contener vida.

Rhodes y el equipo del Instituto de Astrobiología de la NASA (NAI) del Instituto SETI utilizaron el Salar de Pajonales como análogo de Marte. Pajonales es un lecho salino seco, hiperárido, de gran altitud (3.541 m) y alto U/V, considerado inhóspito para muchas formas de vida, pero aún habitable.

Durante las campañas de campo del proyecto NAI, el equipo recogió más de 7.765 imágenes y 1.154 muestras y probó instrumentos para detectar microbios fotosintéticos que viven en el interior de las cúpulas salinas, las rocas y los cristales de alabastro. Estos microbios exudan pigmentos que representan una posible biofirma en la Escalera de Detección de Vida de la NASA.

En Pajonales, las imágenes de vuelo de drones conectaron datos orbitales simulados (HiRISE) con muestreos en tierra y cartografía topográfica en 3D para extraer patrones espaciales. Los resultados del estudio confirman (estadísticamente) que la vida microbiana en el yacimiento análogo terrestre de Pajonales no se distribuye de forma aleatoria, sino que se concentra en puntos biológicos irregulares fuertemente vinculados a la disponibilidad de agua a escalas de km a cm.

A continuación, el equipo entrenó redes neuronales convolucionales (CNN) para reconocer y predecir características geológicas a macroescala en Pajonales -algunas de las cuales, como el suelo con patrones o las redes poligonales, también se encuentran en Marte- y sustratos a microescala (o «microhábitats») con más probabilidades de contener biofirmas.

Al igual que el equipo de Perseverance en Marte, los investigadores probaron cómo integrar eficazmente un UAV/drone con rovers, perforadoras e instrumentos terrestres (por ejemplo, VISIR en ‘MastCam-Z’ y Raman en ‘SuperCam’ en el rover Perseverance de Mars 2020).

Continue Reading

Ciencia

Nueva batería de litio-aire promete revolucionar la movilidad eléctrica

Published

on

MADRID, 27 Feb. (EUROPA PRESS) –

Una nueva batería de litio-aire desarrollada en EEUU puede hacer realidad recorrer más de mil kilómetros con una sola carga y alimentar algún día aviones domésticos y camiones de largo recorrido.

El principal componente de esta batería de litio-aire es un electrolito sólido en lugar del líquido habitual. Las baterías con electrolitos sólidos no están sujetas al problema de seguridad de los electrolitos líquidos utilizados en las baterías de iones de litio y otros tipos de baterías, que pueden recalentarse e incendiarse.

Y lo que es más importante, la química de la batería del equipo con el electrolito sólido puede aumentar la densidad energética hasta cuatro veces por encima de las baterías de iones de litio, lo que se traduce en una mayor autonomía.

«Durante más de una década, los científicos de Argonne y de otros lugares han estado trabajando horas extras para desarrollar una batería de litio que aproveche el oxígeno del aire», dijo en un comunicado Larry Curtiss, científico del Argonne National Laboratory del Departamento de Energía de la administración estadounidense, que participó en la investigación. «La batería de litio-aire tiene la mayor densidad energética prevista de todas las tecnologías de baterías que se están considerando para la próxima generación de baterías más allá del litio-ion».

En los diseños anteriores de litio-aire, el litio en un ánodo de metal de litio se mueve a través de un electrolito líquido para combinarse con el oxígeno durante la descarga, produciendo peróxido de litio (Li2O2) o superóxido (LiO2) en el cátodo. El peróxido o superóxido de litio se descompone en sus componentes de litio y oxígeno durante la carga. Esta secuencia química almacena y libera energía a demanda.

El nuevo electrolito sólido del equipo está compuesto por un material polimérico cerámico fabricado con elementos relativamente baratos en forma de nanopartículas. Este nuevo sólido permite reacciones químicas que producen óxido de litio (Li2O) al descargarse.

«La reacción química del superóxido o peróxido de litio sólo implica uno o dos electrones almacenados por molécula de oxígeno, mientras que la del óxido de litio implica cuatro electrones», explica el químico de Argonne Rachid Amine. Más electrones almacenados significa mayor densidad energética».

El diseño de litio-aire del equipo es la primera batería de litio-aire que ha conseguido una reacción de cuatro electrones a temperatura ambiente. Además, funciona con oxígeno suministrado por el aire del entorno. La capacidad de funcionar con aire evita la necesidad de tanques de oxígeno para funcionar, un problema de los diseños anteriores.

El equipo empleó muchas técnicas diferentes para establecer que realmente se estaba produciendo una reacción de cuatro electrones. Una técnica clave fue la microscopía electrónica de transmisión (TEM) de los productos de la descarga en la superficie del cátodo, que se llevó a cabo en el Centro de Materiales a Nanoescala de Argonne. Las imágenes TEM proporcionaron información valiosa sobre el mecanismo de descarga de cuatro electrones.

Las anteriores pilas de litio-aire de prueba tenían ciclos de vida muy cortos. El equipo ha demostrado que su nuevo diseño de batería no tiene este inconveniente construyendo y haciendo funcionar una célula de prueba durante 1.000 ciclos, lo que demuestra su estabilidad en cargas y descargas repetidas.

«Con un mayor desarrollo, esperamos que nuestro nuevo diseño de batería de litio-aire alcance también una densidad energética récord de 1.200 vatios-hora por kilogramo», afirma Curtiss. «Eso es casi cuatro veces mejor que las baterías de iones de litio».

Esta investigación se publicó en Science.

Continue Reading

Ciencia

Un agujero negro supermasivo extremo acecha en el borde del universo

Published

on

MADRID, 24 Feb. (EUROPA PRESS) –

Astrónomos de la Universidad de Texas y de la Universidad de Arizona han descubierto un agujero negro de rápido crecimiento en una de las galaxias más extremas conocidas del Universo primitivo.

El descubrimiento de la galaxia y del agujero negro en su centro proporciona nuevas pistas sobre la formación de los primeros agujeros negros supermasivos. El nuevo trabajo se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Utilizando observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter Array (ALMA), un radioobservatorio situado en Chile, el equipo ha determinado que la galaxia, llamada COS-87259, que contiene este nuevo agujero negro supermasivo es muy extrema, formando estrellas a un ritmo 1.000 veces superior al de nuestra Vía Láctea y conteniendo más de mil millones de masas solares de polvo interestelar. La galaxia brilla tanto por este intenso estallido de formación estelar como por el creciente agujero negro supermasivo situado en su centro.

Se considera que el agujero negro es un nuevo tipo de agujero negro primordial, muy cubierto de «polvo» cósmico, que emite casi toda su luz en el infrarrojo medio del espectro electromagnético. Los investigadores también han descubierto que este agujero negro supermasivo en crecimiento (denominado a menudo núcleo galáctico activo) genera un potente chorro de material que se desplaza a una velocidad cercana a la de la luz a través de la galaxia que lo alberga.

En la actualidad, en el centro de casi todas las galaxias hay agujeros negros con masas entre millones y miles de millones de veces superiores a la de nuestro Sol. Cómo se formaron estos agujeros negros supermasivos sigue siendo un misterio para los científicos, sobre todo porque varios de estos objetos se han encontrado cuando el Universo era muy joven. Como la luz de estas fuentes tarda tanto en llegar hasta nosotros, las vemos tal y como existían en el pasado; en este caso, sólo 750 millones de años después del Big Bang, lo que equivale aproximadamente al 5% de la edad actual del Universo.

Lo más sorprendente de este nuevo objeto es que se ha detectado en una zona del cielo relativamente pequeña (menos de 10 veces el tamaño de la Luna llena), lo que sugiere que podría haber miles de fuentes similares en el Universo primitivo. Se trata de un hallazgo totalmente inesperado a partir de datos anteriores.

La única otra clase de agujeros negros supermasivos que conocíamos en el Universo primitivo eran los cuásares, agujeros negros activos relativamente poco ocultos por el polvo cósmico. Estos cuásares son extremadamente raros a distancias similares a la de COS-87259, con sólo unas pocas decenas localizados en todo el cielo. El sorprendente descubrimiento de COS-87259 y su agujero negro plantea varias cuestiones sobre la abundancia de agujeros negros supermasivos muy primitivos, así como sobre los tipos de galaxias en los que suelen formarse.

Ryan Endsley, autor principal del artículo y ahora becario postdoctoral en la Universidad de Texas en Austin, afirma en un comunicado: «Estos resultados sugieren que los primeros agujeros negros supermasivos estaban a menudo muy oscurecidos por el polvo, quizá como consecuencia de la intensa actividad de formación estelar en sus galaxias anfitrionas. Esto es algo que otros han estado prediciendo desde hace algunos años, y es realmente agradable ver la primera evidencia observacional directa que apoya este escenario.»

Se han encontrado objetos similares en el Universo actual más local, como el Arp 299 que se muestra aquí. En este sistema, dos galaxias chocan entre sí generando un intenso estallido estelar, así como un fuerte oscurecimiento del creciente agujero negro supermasivo en una de las dos galaxias.Endsley añade: «Aunque nadie esperaba encontrar este tipo de objeto en el Universo primitivo, su descubrimiento supone un paso hacia una comprensión mucho mejor de cómo pudieron formarse agujeros negros de mil millones de masas solares en una época tan temprana de la vida del Universo, así como de cómo evolucionaron por primera vez las galaxias más masivas».

Continue Reading

Trending