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Cómo el telescopio espacial romano de la NASA descubrirá agujeros negros solitarios

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Cómo el telescopio espacial romano de la NASA descubrirá agujeros negros solitarios

Por NASA // 14 de abril de 2021

noticias de la nasa y el espacio

ARRIBA VIDEO: Detectando agujeros negros con microlentes gravitacionales

El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA proporcionará una ventana sin precedentes al universo infrarrojo cuando se lance a mediados de la década de 2020.

Uno de los estudios planificados de la misión utilizará una peculiaridad de la gravedad para revelar miles de nuevos planetas más allá de nuestro sistema solar. El mismo estudio también será la mejor oportunidad hasta la fecha para detectar definitivamente pequeños agujeros negros solitarios por primera vez.

Formados cuando una estrella con más de 20 masas solares agota el combustible nuclear en su núcleo y colapsa por su propio peso, estos objetos se conocen como agujeros negros de masa estelar.

Los agujeros negros tienen una gravedad tan poderosa que ni siquiera la luz puede escapar de sus garras. Dado que son invisibles, solo podemos encontrar agujeros negros indirectamente, al ver cómo afectan su entorno.

Los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias, que contienen millones de veces la masa del Sol, interrumpen las órbitas de las estrellas cercanas y, a veces, las destrozan con consecuencias visibles.

Pero los astrónomos creen que la gran mayoría de los agujeros negros de masa estelar, que son mucho más ligeros, no tienen nada a su alrededor que pueda indicar su presencia.

Roman encontrará planetas en toda nuestra galaxia observando cómo su gravedad distorsiona la luz de las estrellas distantes, y dado que los agujeros negros de masa estelar producen los mismos efectos, la misión también debería poder encontrarlos.

Esta animación ilustra el concepto de una microlente gravitacional con un agujero negro.

Cuando el agujero negro parece pasar casi por delante de una estrella de fondo, los rayos de luz de la estrella se doblan a medida que viajan a través del espacio-tiempo deformado alrededor del agujero negro.

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«Los astrónomos han identificado hasta ahora unos 20 agujeros negros de masa estelar en la Vía Láctea, pero todos tienen un compañero que podemos ver», dijo Kailash Sahu, astrónomo del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore.

“Muchos científicos, incluyéndome a mí, hemos pasado años tratando de encontrar agujeros negros por su cuenta utilizando otros telescopios. Es emocionante que con Roman finalmente sea posible.

Hacer un agujero negro

Las estrellas parecen balizas eternas, pero cada una nace con un suministro limitado de combustible. Las estrellas pasan la mayor parte de su vida transformando el hidrógeno de su centro en helio, lo que genera una enorme cantidad de energía.

Este proceso, llamado fusión nuclear, es como una explosión controlada: un tira y afloja finamente equilibrado entre la presión exterior y la gravedad.

Pero a medida que el combustible de una estrella se agota y la fusión se ralentiza, la gravedad se hace cargo y el núcleo de la estrella se contrae. Esta presión interna calienta el núcleo y desencadena un nuevo ciclo de fusión, que produce tanta energía que las capas externas de la estrella se expanden.

La estrella aumenta de tamaño, su superficie se enfría y se convierte en una gigante roja o supergigante. El tipo de cadáver estelar que finalmente queda depende de la masa de la estrella.

Cuando una estrella similar al Sol se queda sin combustible, eventualmente expulsa sus capas externas y solo queda un pequeño núcleo caliente llamado enana blanca. (Imagen de la NASA)

Cuando una estrella similar al Sol se queda sin combustible, eventualmente expulsa sus capas externas y solo queda un pequeño núcleo caliente llamado enana blanca. La enana blanca desaparecerá con el tiempo, como las brasas moribundas de un fuego que alguna vez rugió.

A nuestro Sol le quedan unos cinco mil millones de años de combustible.

Las estrellas más masivas se calientan más rápido, por lo que gastan su combustible más rápido. Por encima de unas ocho veces la masa del Sol, la mayoría de las estrellas están condenadas a morir en explosiones cataclísmicas llamadas supernovas antes de que se conviertan en agujeros negros.

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En las masas más altas, las estrellas pueden explotar y colapsar directamente en agujeros negros.

Los núcleos de estas estrellas masivas colapsan hasta que sus protones y electrones chocan para formar neutrones.

Si el núcleo restante pesa menos de aproximadamente tres masas solares, el colapso se detiene allí, dejando atrás una estrella de neutrones. Para los núcleos más grandes restantes, incluso los neutrones no pueden soportar la presión y el colapso continúa formando un agujero negro.

Millones de estrellas masivas han pasado por este proceso y ahora acechan por toda la galaxia como agujeros negros.

Los astrónomos creen que debería haber alrededor de 100 millones de agujeros negros de masa estelar en nuestra galaxia, pero solo hemos podido encontrarlos cuando afectan significativamente su entorno. Los astrónomos pueden inferir la presencia de un agujero negro cuando se forman discos de acreción calientes y brillantes a su alrededor, o cuando ven estrellas en órbita alrededor de un objeto masivo pero invisible.

«Roman revolucionará nuestra búsqueda de agujeros negros porque nos ayudará a encontrarlos incluso si no hay nada cerca», dijo Sahu. «La galaxia debería estar llena de estos objetos».

Roman utilizará principalmente una técnica llamada microlente gravitacional para descubrir planetas más allá de nuestro sistema solar. (Imagen de la NASA)

Ver lo invisible

Roman utilizará principalmente una técnica llamada microlente gravitacional para descubrir planetas más allá de nuestro sistema solar. Cuando un objeto masivo, como una estrella, pasa a una estrella más alejada de nuestra perspectiva, la luz de la estrella más lejana se doblará a medida que viaja a través del espacio-tiempo curvo que la rodea.

El resultado es que la estrella más cercana actúa como una lente natural, magnificando la luz de la estrella de fondo. Los planetas que orbitan alrededor de la estrella de la lente pueden producir un efecto similar en una escala más pequeña.

Además de iluminar una estrella de fondo, un objeto de lente más masivo puede distorsionar tanto el espacio-tiempo que cambia notablemente la posición aparente de la estrella distante en el cielo.

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Este cambio de posición, llamado microlente astrométrico, es extremadamente pequeño, solo alrededor de un milisegundo de arco. Es como distinguir un movimiento tan pequeño como de un cuarto de ancho en lo alto del Empire State Building en la ciudad de Nueva York de Los Ángeles.

Al utilizar la exquisita resolución espacial de Roman para detectar un movimiento aparente tan pequeño, el signo revelador de un agujero negro masivo, los astrónomos podrán limitar la masa, la distancia y el movimiento del agujero negro a través de la galaxia.

Las señales de microlentes son tan raras que los astrónomos tienen que monitorear cientos de millones de estrellas durante largos períodos de tiempo para captarlas.

Los observatorios deben poder rastrear la posición y el brillo de la estrella de fondo con mucha precisión, lo que solo se puede hacer por encima de la atmósfera de la Tierra.

La ubicación de Roman en el espacio y su enorme campo de visión nos brindarán la mejor oportunidad hasta ahora para sondear la población de agujeros negros de nuestra galaxia.

«Los agujeros negros de masa estelar que hemos descubierto en sistemas binarios tienen propiedades extrañas en comparación con lo que esperaríamos», dijo Sahu.

“Son unas 10 veces más masivas que el Sol, pero creemos que deberían cubrir un rango mucho más amplio, entre tres y 80 masas solares. Al hacer un censo de estos objetos, Roman nos ayudará a comprender mejor la agonía de las estrellas.

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¿Cuándo despegarán los astronautas?

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¿Cuándo despegarán los astronautas?
  • La tripulación de Polaris Dawn intentará alcanzar alturas mayores que las alcanzadas por los humanos desde el programa Apolo de la NASA en la década de 1970 y también realizará la primera caminata espacial comercial.
  • El cohete Falcon 9 que transporta al Dragón está programado para despegar entre las 3:38 a.m. y las 7:09 a.m. ET del miércoles desde el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida.
  • «Falcon y Dragon permanecen sanos y la tripulación continúa lista para su misión de varios días a la órbita terrestre baja», dijo SpacX en las redes sociales.

Una cápsula de SpaceX que transporta a cuatro astronautas comerciales que esperan realizar una caminata espacial pionera no se lanzará hasta al menos el miércoles por la mañana.

La misión Polaris Dawn, un ambicioso viaje de cinco días a las regiones superiores de la órbita de la Tierra, estaba programada para despegar el martes antes de que una fuga de helio detectada obligara a posponerla, dijo SpaceX. dijo el lunes por la tarde en el sitio de redes sociales X.

Cuando la tripulación se lance a bordo de un SpaceX Dragon, será el segundo viaje al espacio para empresario multimillonario Jared Isaacman, quien financió la misión con la empresa de Elon Musk. Isaacman se aventuró previamente en órbita en 2021 a bordo de Inspiration4, la misión que se convirtió en el primer vuelo espacial orbital privado de la historia.

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Un cocodrilo y un tiburón se comieron una vaca marina prehistórica, revela un fósil

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Un cocodrilo y un tiburón se comieron una vaca marina prehistórica, revela un fósil

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Un raro fósil ha proporcionado información sobre lo que fue un día excepcionalmente desafortunado para una vaca marina prehistórica.

La especie ahora extinta de dugongo, un mamífero marino parecido al manatí, nadaba en el mar hace unos 15 millones de años cuando fue atacada por dos animales: un cocodrilo y un tiburón tigre. Este último dejó uno de sus dientes empalado en el cuerpo de la vaca marina.

Al analizar el fósil descubierto en Venezuela, los investigadores pudieron comprender cómo murió la vaca marina, que pertenecía a un grupo de animales extintos conocido como Culebrtherium.

Su estudiarpublicado el jueves en el Journal of Vertebrate Paleontology, captura un momento en el tiempo que ofrece una visión única del funcionamiento de la cadena alimentaria durante la época del Mioceno temprano y medio, hace entre 11,6 y 23 millones de años.

«Es extremadamente raro encontrar rastros de dos depredadores en un solo espécimen», dijo Aldo Benites-Palomino, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en el departamento de paleontología de la Universidad de Zurich, Suiza. “Esto muestra por qué deberíamos explorar fósiles en regiones tropicales como Venezuela. »

Los restos fosilizados (un cráneo parcial y 13 vértebras o columna vertebral) revelaron tres tipos de marcas de mordeduras. Su forma, profundidad y orientación sugerían que fueron creados por dos depredadores: un cocodrilo de tamaño pequeño a mediano y un tiburón tigre.

Según el estudio, la criatura parecida a un cocodrilo atacó primero, con los dientes enterrados profundamente en el hocico de la vaca marina, lo que sugiere que intentó agarrar esa parte de la cara del dugongo para asfixiarlo. Otras dos grandes incisiones curvas indican que el cocodrilo arrastró a la vaca marina, desgarrando su carne.

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Las rayas y cortes en el fósil sugieren que el cocodrilo realizó una «vuelta mortal», un comportamiento giratorio para someter a su presa que también se observa en las especies de cocodrilos existentes.

«Este tipo de marca sólo se produce al morder, en el que se realizan acciones posteriores de rasgar, rodar o agarrar», señalaron los autores del estudio.

Luego, el rinoceronte fue destrozado por un tiburón tigre, que tiene dientes estrechos y no dentados. Puede ser difícil diferenciar entre depredación activa y marcas de carroñero, pero según el estudio, las marcas de mordeduras en todo el cuerpo del rinoceronte y su distribución irregular, así como la variación en profundidad, sugirieron a los investigadores que este era el comportamiento de un carroñero. como un tiburón tigre.

Los científicos confirmaron la identidad del tiburón mediante el descubrimiento de un único diente alojado en el cuello de la vaca marina que pertenecía a una especie extinta de tiburón tigre, Galeocerdo aduncus.

“Tuve que trabajar como científico forense”, recuerda Benites-Palomino.

Sin embargo, el estudio señaló que, dada la naturaleza fragmentaria del esqueleto, no era posible descartar otros escenarios para la desaparición de la vaca marina.

Dean Lomax, paleontólogo de la Universidad de Bristol y de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, que no participó en la investigación, dijo que estaba de acuerdo con los hallazgos del estudio, pero que era difícil distinguir entre el comportamiento carroñero y el comportamiento depredador activo. .

“Por ejemplo, puede que no sea descabellado pensar que el dugongo ya estaba muerto, que pudo haberse alejado flotando y estar hinchado, y luego fue devorado (recogido) por el cocodrilo y el tiburón en diferentes momentos”. dijo Lomax, el autor de “Bloqueados en el tiempo: el comportamiento animal revelado en 50 fósiles asombrosos”, por correo electrónico.

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“A menos que tengamos evidencia directa del dugongo dentro del cocodrilo (como última comida), o de que el cocodrilo y el dugongo mueran en medio del ataque, todavía es intrínsecamente raro decir al 100% si esto fue definitivamente el resultado de un ataque activo o no. que hurgar en la basura”, añadió Lomax.

En aquella época, las vacas marinas podían crecer hasta cinco metros de largo, dijo Benites-Palomino, y su tejido graso habría sido una buena fuente de alimento.

Hoy en día, los cocodrilos, las orcas y los tiburones se alimentan de dugongos y manatíes, principalmente de los jóvenes, porque los adultos son difíciles de matar debido a su tamaño. No está claro qué tipo de cocodrilo pudo haber atacado a la vaca marina. Podría haber sido una especie extinta de caimán o gavial, conocido por sus mocos largos y delgados, pero debió ser de gran tamaño, de 4 a 6 metros de largo.

“Hay varios candidatos. Sudamérica era entonces un paraíso para los cocodrilos”, añade Benites-Palomino.

Un granjero al sur de la ciudad de Coro, Venezuela, notó por primera vez los restos de la vaca marina en un lugar donde antes no se habían descubierto fósiles.

“Al principio no conocíamos la geología del sitio y los primeros fósiles que descubrimos fueron trozos de cráneos. Nos tomó algún tiempo determinar qué eran: cráneos de manatí, que tienen una apariencia bastante inusual”, dijo en un comunicado Marcelo Sánchez-Villagra, coautor del estudio, profesor de paleobiología y director del Instituto y Museo Paleontológico de. la Universidad de Zúrich.

Benites-Palomino dijo que el raro hallazgo demuestra la importancia de la búsqueda de fósiles en América del Sur «no clásica».

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“Hemos estado visitando los mismos sitios de fósiles en América del Norte y China durante mucho tiempo, pero cada vez que trabajamos en estas nuevas áreas, encontramos constantemente nuevos fósiles. »

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Huellas de dinosaurios idénticas descubiertas en dos continentes

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Huellas de dinosaurios idénticas descubiertas en dos continentes

A ambos lados del océano Atlántico, a más de 6.000 kilómetros de distancia, investigadores han descubierto huellas dejadas por dinosaurios que pudieron haber vagado desde África hasta América del Sur cuando los continentes estaban unidos en un supercontinente.

Las más de 260 huellas, ubicadas en Brasil y Camerún, serían parte del Período Cretácico Inferiorsegún un estudio publicado el lunes por el Museo de Historia Natural y Ciencia de Nuevo México.

Las huellas se crearon originalmente a unas 621 millas de distancia sobre una fina capa de limo y arenisca de barro en el antiguo supercontinente Gondwanan, que luego se rompió y formó el Océano Atlántico Sur.

El estudio compartió fotografías de huellas de formas idénticas que parecían provenir de edades y entornos geológicos similares, según descubrió el paleontólogo de la Universidad Metodista del Sur y autor principal del estudio, Louis L. Jacobs.

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