Un grupo de asotrónomos ha mapeado la superficie de una estrella de neutrones por primera vez.

El instrumento NICER de la NASA revela que las estrellas de neutrones no son tan simples como pensábamos.

NICER

Un fragmento de estrella de neutrones del tamaño de un terrón de azúcar (alrededor de un centímetro cúbico) contiene la misma cantidad de masa que toda la población humana. De hecho, la dilatación temporal gravitatoria provoca que el tiempo en la superficie de una estrella de neutrones transcurra un 30% más despacio que en la Tierra.

Las estrellas de neutrones que rotan a gran velocidad y emiten pulsos de radiación se llaman púlsares. Los púlsares, como los agujeros negros, son objetos extremadamente densos pero extremadamente pequeños.

Ahora, por primera vez, los astrónomos han cartografiado la superficie de un púlsar de 25 km de ancho con exquisito detalle. El resultado desafía la imagen de libro de texto de los astrónomos sobre la apariencia de un púlsar y abre la puerta para aprender más sobre estos objetos extremos.

Desde su posición en el exterior de la Estación Espacial Internacional, la Neutron star Interior Composition Explorer, o NICER, busca rayos X de objetos astronómicos extremos, como púlsares.

En una serie de estudios publicados en The Astrophysical Journal Letters, los investigadores utilizaron NICER para observar el púlsar J0030 + 0451, o J0030 para abreviar, que se encuentra a 1.100 años luz de distancia en la constelación de Piscis. Dos equipos, uno dirigido por investigadores de la Universidad de Amsterdam y el otro dirigido por la Universidad de Maryland, observaron la luz de rayos X del J0030 a lo largo del tiempo para mapear la superficie del púlsar y medir su masa. Ambos equipos llegaron a una imagen que no es la que esperaban.

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La medición constituye un desafío porque, como se ha apuntado, la inmensa gravedad del pulsar dobla el espacio-tiempo a su alrededor, lo que hace que el púlsar parezca un poco más grande que su tamaño real. Debido a que NICER puede registrar la llegada de los rayos X del púlsar con extrema precisión (100 nanosegundos), los investigadores pudieron construir un mapa de la superficie de la estrella y medir su tamaño con una precisión sin precedentes.

Así, NICER determinó que la estrella de neutrones analizada, J0030, tiene entre 1,3 y 1,4 veces la masa del Sol. Y tiene aproximadamente 26 kilómetros de ancho. (Por el contrario, nuestro Sol se extiende un poco más de 1,3 millones de kilómetros de ancho).

La simple imagen de libro de texto utilizada para describir los púlsares muestra estos objetos con dos puntos calientes, uno en cada uno de sus polos magnéticos. A medida que la estrella gira, los puntos calientes disparan radiación al espacio en haces delgados, como un faro. NICER, sin embargo, nos ha desvelado que las cosas no son tan sencillas: J0030 tiene dos o tres puntos calientes, todos en el hemisferio sur. El equipo de la Universidad de Amsterdam cree que el púlsar tiene un punto circular pequeño y un punto delgado en forma de media luna que gira alrededor de sus latitudes más bajas. El equipo de la Universidad de Maryland descubrió que los rayos X podrían provenir alternativamente de dos puntos ovalados en el hemisferio sur, así como de un punto más frío cerca del polo sur de la estrella.

Detectada aproximadamente a 4.600 años luz de la Tierra gracias a las observaciones del telescopio Green Bank, el Centro de Fronteras de Física NANOGrav ha descrito en un reciente estudio publicado en Nature la que es la estrella de neutrones más masiva que se conoce.

Llamada J0740 + 6620, se trata de un púlsar que gira rápidamente que contiene 2,17 veces la masa del sol (que es 333.000 veces la masa de la Tierra) en una esfera de solo 20-30 kilómetros.

Agujero negro

Las estrellas de neutrones son los restos comprimidos de estrellas masivas que se han convertido en supernova.

Más allá de la sensación de haber alcanzado un récord, J0740 + 6620 pone en evidencia hasta qué punto puede llegar a ser un solo objeto sin devenir en un agujero negro. ¿Cuál es el punto de inflexión cuando la gravedad vence a la materia y forma un agujero negro?

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Se localiza un púlsar que gira más de 42.000 veces por minuto

Para asimilar hasta qué punto es masiva esta estrella, un fragmento de estrella de neutrones del tamaño de un terrón de azúcar (alrededor de un centímetro cúbico) contiene la misma cantidad de masa que toda la población humana. Y la dilatación temporal gravitatoria provoca que el tiempo en la superficie de una estrella de neutrones transcurra un 30% más despacio que en la Tierra.

La masa del púlsar se midió a través de un fenómeno conocido como Efecto Shapiro. En pocas palabras, la gravedad de una estrella compañera enana blanca deforma el espacio que la rodea, de acuerdo con la teoría general de la relatividad de Einstein. Esto hace que los pulsos del púlsar viajen un poco más a medida que viajan a través del espacio-tiempo distorsionado alrededor de la enana blanca. Este retraso les dice la masa de la enana blanca, que a su vez proporciona una medición de masa de la estrella de neutrones.

El Hubble ha identificado un planeta con forma de balón de fútbol americano que pierde metales pesados en el espacio porque tiene una atmósfera superior unas diez veces más caliente que cualquier otro mundo medido hasta ahora.

WASP-121b, que así se llama, es tan caliente que se ha hinchado más allá de su capacidad de mantener su propia atmósfera, mientras orbita alrededor de su estrella cada 30 horas.

WASP-121b

Los astrónomos utilizaron el telescopio espacial Hubble de la NASA para medir la temperatura de un exoplaneta llamado WASP-121b y descubrieron que el mundo es tan caliente que los metales pesados ​​realmente se escapan detrás de él, como una estela, mientras orbita su estrella central. Es la primera vez que los científicos observan un fenómeno así.

El planeta tiene una atmósfera superior unas 10 veces más caliente que cualquier otro mundo hasta ahora medido. Los astrónomos piensan que el calor intenso es lo que está causando que los metales, además de los materiales más ligeros, se inflen y salgan del planeta.

WASP-121b se encuentra a unos 900 años luz de distancia de la Tierra, y orbita una estrella un poco más grande y más caliente que nuestro Sol. El intenso calor de su estrella cercana ha hecho que WASP-121b se hinche como un malvavisco y se estire como un balón de fútbol americano. Esa hinchazón significa que tiene menos control gravitacional sobre sus capas externas.

Eso es lo que permite que no solo fluyan gases ligeros como el hidrógeno y el helio, sino incluso metales pesados ​​como el hierro y el magnesio. Por lo general, estos materiales más pesados ​​permanecen condensados ​​en la atmósfera más baja de un planeta, incluso a temperaturas abrasadoras. Pero los 4.600 grados Fahrenheit de WASP-121b son suficientes para elevar incluso metales pesados ​​a la atmósfera.

A medida que nuevos telescopios más potentes, como el James Webb Space Telescope, entren en funcionamiento en los próximos años, los astrónomos podrán buscar aún más tipos de materiales alrededor de estos planetas extremos.

La estrella HD 149143, una enana amarilla a 240 millones de años luz en la constelación de Ofiuco, y el planeta es HD 149143 b, que tiene una masa mínima 1,33 veces la de Júpiter necesitan ser bautizados.

España ha sido desginada para esa labor por parte de la Unión Astronómica Internacional (IAU), dentro del marco del proyecto IAU100 NameExoWorlds, que ha lanzado una iniciativa que ofrece a cada país la oportunidad de nombrar un sistema planetario, que comprende un exoplaneta y su estrella anfitriona.

HD 149143

El único requisito para que un país pueda bautizar una estrella es que la estrella designada por cada nación debe ser visible desde su territorio y lo suficientemente brillante como para ser observada a través de pequeños telescopios.

Las campañas nacionales se llevarán a cabo de junio a noviembre de 2019 y, después de la validación final por parte del Comité Directivo de IAU100 NameExoWorlds, los resultados globales se anunciarán en diciembre de 2019.

La estrella HD 149143 b fue descubierta por el Consorcio N2K, durante la búsqueda de planetas gigantes de gas de período corto alrededor de estrellas ricas en metales.

El planeta es HD 149143 b tiene una masa mínima 1,33 veces la de Júpiter y tarda solo cuatro días en orbitar su estrella.

Como parte de la misión de la IAU de promover y salvaguardar la ciencia de la astronomía a través de la cooperación internacional, la IAU es la autoridad responsable de asignar nombres oficiales a los cuerpos celestes. Ahora, mientras celebra sus primeros 100 años de fomentar la colaboración internacional (IAU100), la IAU desea contribuir a la fraternidad de todas las personas con una importante muestra de identidad global.

Nuestro Sol es una enorme bola de de gas básicamente compuesto de hidrógeno (70 %) y helio (27 %) que es nada más ni nada menos que unas 109 veces más grande que la Tierra. La temperatura de su núcleo alcanza los 15.000.000 ºC. Y, a pesar de que está a 150.000.000 de kilómetros de nosotros, es capaz de calentarnos y hasta sofocarnos.

Cuesta imaginar un monstruo de fuego mayor que este. Sin embargo, aunque solo nos ciñamos a nuestra galaxia, encontramos innumerables ejemplos en los que nuestro Sol se convierte en una estrella muy pequeña y poco brillante. De hecho, si nos fijamos en la estrella más brillante de la Vía Láctea, el Sol empieza a parecerse a una simple bombilla.

6 millones de veces más brillante

Las estrellas Wolf-Rayet son estrellas muy calientes y brillantes en sus primeras fases de evolución. WR 25 es una estrella Wolf-Rayet en el cúmulo Trumpler 16 de la nebulosa de Carina, a unos 7.500 años luz de la Tierra.

WR 25 es una estrella binaria, lo que complica el cálculo de su luminosidad absoluta, pero se cree que es unos 6.300.000 de veces más luminosa que el Sol.

Aunque el WR 25 es muy luminosa está más allá de la visibilidad a simple vista debido a la extinción de polvo pesado de las nubes en la nebulosa que habita, y porque gran parte de la radiación emitida está en el ultravioleta. Se ha observado en rayos X e infrarrojos.

WR 25 localizada en un círculo rojo.

Con todo, si nos fijamos solo en el tamaño, tampoco nuestro Sol destaca: la estrellas más grande conocida es UY Scuti, que es 1.708 veces más grande que el Sol. De hecho, si esta estrella fuera nuestro Sol, englobaría todos los planetas hasta cerca de Saturno.

Un objeto hipotético que viajase a la velocidad de la luz tomaría cerca de siete horas para viajar alrededor de UY Scuti, mientras que tomaría 14,5 segundos para circundar el sol.

No obstante, cabe advertir que esta estrella está casi totalmente oscurecida por polvo y gas y, debido a esto, la cuestión de su verdadero tamaño todavía se discute, y podría tener un tamaño menor al estimado hasta ahora.

Una serie de imágenes sin precedentes que muestra el paso del exoplaneta Beta Pictoris b alrededor de su estrella madre han sido registradas por el telescopio VLT (Very Large Telescope).

Resultado de este trabajo, el ESO (European Southern Observatory) ha producido un time lapse que representa el paso de Beta Pictoris b alrededor de su estrella anfitriona.

VLT

Beta Pictoris es la segunda estrella más brillante de la constelación de Pictor. Está ubicada a una distancia de 64 años luz del sistema solar, es 1,75 veces más masiva que el Sol y tiene 8,7 veces más luminosidad. El sistema es muy joven, tiene entre 8 y 20 millones de años.

El VLT es un sistema de cuatro telescopios ópticos separados, rodeados por varios instrumentos menores. Cada uno de los cuatro instrumentos principales es un telescopio reflector con un espejo de 8,2 metros. Se encuentra en el Observatorio Paranal sobre el cerro Paranal en la ciudad de Taltal, una montaña de 2.635 metros localizada en el desierto de Atacama, al norte de Chile.

Las primeras estrellas del universo tras del Big Bang habrían estado constituidas por elementos como el hidrógeno, el helio y pequeñas cantidades de litio. Esas estrellas produjeron elementos más pesados que el helio en sus núcleos y sembraron el universo con ellos cuando explotaron como supernovas.

Ahora parece haberse encontrado una de las estrellas más antiguas de este tipo, es decir que estaría casi enteramente hecha de materiales arrojados desde el Big Bang: su edad estimada es de 13.500 millones de años.

2MASS J18082002-5104378 B

En los últimos años de la década de 1990, los investigadores creían que solo las estrellas masivas podrían haberse formado en las primeras etapas del universo, y que nunca podrían observarse porque queman su combustible y mueren rápidamente. Pero ahora se sabe que, a diferencia de las estrellas grandes, las de poca masa pueden vivir tiempos extremadamente largos.

El hallazgo de la estrella 2MASS J18082002-5104378 B demuestra que no. El hallazgo se publica en The Astrophysical Journal. La estrella es inusual porque, a diferencia de otras estrellas con un contenido de metal muy bajo, es parte del "disco delgado" de la Vía Láctea, la parte de la galaxia en la que reside nuestro propio sol.

Los astrónomos han encontrado alrededor de 30 antiguas estrellas "ultra pobres en metales" con la masa aproximada del sol. Sin embargo, esta estrella encontrada es solo el 14 por ciento de la masa del sol.

Según explica el autor principal del estudio Kevin Schlaufman, profesor asistente de física y astronomía de la Universidad Johns Hopkins:

Esta estrella es tal vez una de cada 10 millones. Si nuestra conclusión es correcta, entonces pueden existir estrellas de poca masa que tienen una composición exclusivamente del resultado del Big Bang. Aunque aún no hemos encontrado un objeto como ese en nuestra galaxia, puede existir.

Los astrónomos estiman que el universo observable tiene más de 100 billones de galaxias. Nuestra Vía Láctea alberga cerca de 300.000 millones de estrellas. Todavía hay mucho donde buscar, y encontrar.

Según nueva investigación realizada acerca del sistema TRAPPIST1 ahora sabemos la densidad de los mundos dentro de este sistema con una mayor precisión.

Gracias a ellos, también sabemos que los siete planetas que orbitan la estrella enana TRAPPIST-1 son en su mayoría rocosos, y algunos potencialmente contienen más agua líquida que la Tierra.

TRAPPIST-1

La superficie de nuestro planeta es mayoritariamente agua. Solo para entender el tamaño del océano Pacífico, lo mejor es intentar bebérselo. Según Joel Levy en su libro 100 analogías científicas, si el océano Pacífico estuviera formado por agua potable, harían falta 960.000 billones de años para bebérselo (70 millones de veces la edad del universo). Pero estas cifras podrían quedarse cortas en otros planetas.

Los hallazgos revelan que algunos de los planetas podrían tener hasta un 5 por ciento de su masa en forma de agua líquida, aproximadamente 250 veces más agua que la encontrada en los océanos de la Tierra.

Concretamente, TRAPPIST-1e es el exoplaneta que es más similar a la Tierra en términos de masa, radio y energía recibida de su estrella.

Este sistema cuenta con el mayor número de mundos rocosos jamás encontrados en una zona habitable de una sola estrella y se encuentra a solo 40 años luz de la Tierra. Para abordar tamaña distancia y averiguar estos datos, en la investigación se empleó una técnica conocida como variaciones del tiempo de tránsito (TTV).

Al observar pequeñas variaciones en la cantidad de tiempo que tarda un mundo en pasar entre su estrella y nuestro punto de vista, llamado tránsito, se pueden realizar algunas de las observaciones más sensibles de densidades y masas planetarias.

De este modo, se hallaron densidades de los mundos que van desde 0,6 a 1,0 veces la densidad de la Tierra. Los siete mundos son ricos en agua, con niveles de agua que alcanzan hasta el 5 por ciento de la masa total. En comparación, solo alrededor del 0.02 por ciento de la masa de la Tierra está contenida en el agua.

WASP-104b, es un Júpiter ardiente a 1.076 años luz y es tan oscuro como el carbón que ha sido descrito por investigadores de la Universidad de Keele.

Este gigante gaseoso tan próximo a su estrella (una enana amarilla) que la orbita cada sólo 1,75 días es tan oscuro que absorbe aproximadamente 97 a 99 por ciento de la luz visible.

WASP-104b

La atmósfera probablemente consiste en potasio y sodio atómico y es tan espesa que, por ello se absorbería tanta luz. El planeta también está demasiado caliente para la formación de nubes o hielo, que normalmente también ayuda al planeta al reflejar la luz.

Con todo, no tenemos una imagen directa del planeta porque está muy lejos de nosotros: se identifican por el método de tránsito, al observar y medir cuánto se atenúa una estrella, y durante cuánto tiempo, a medida que un planeta transita por ella.

A pesar de lo oscuro que es, WASP-104b no es el planeta más oscuro que se haya identificado hasta la fecha. Ese puesto es para TrES-2b, que según investigaciones previas refleja solo el 0,1 por ciento e incluso menos de la luz que lo afecta.

A 9.000 años luz es la distancia a la que se encuentra Icarus, la estrella más lejanas que hemos podido observar hasta el momento. Este hito ha sido logrado por el telescopio espacial Hubble.

Icarus se encuentra en una galaxia muy alejada, detrás del cúmulo de galaxias MACS J1149-2223.

'Poco' después del Big Bang

La estrella es tan lejana que su luz nos llega con un decalaje de 9.000 millones de años, es decir, que la existencia de esta estrella estaba muy próxima al principio del universo, el Big Bang: ocurrió unos 4.800 millones de años antes. Esta estrella de tipo B es mucho más grande, más masiva, más caliente y posiblemente cientos de miles de veces intrínsecamente más brillante que el Sol.

Esta estrella se ha detectado gracias al denominado efecto lente gravitacional, un fenómeno que se produce por un cúmulo de galaxias, con una masa 1.000 veces la masa del Sol, que amplifica la luz que se produce en objetos que están muy alejados y alineados justo detrás del cúmulo, generando un efecto parecido al que haría una lente.

Las conclusiones de este hallazgo, que se ha realizado con el telescopio espacial Hubble de la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA, y se publican en varios artículos de la revista 'Nature Astronomy' y 'The Astrophysical Journal'.