Astronomía

¿Podrían estar expandiéndose las galaxias discoides?

¿Podrían estar expandiéndose las galaxias discoides?



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Entiendo que los astrónomos alguna vez pensaron que el material en el disco de una galaxia se movía alrededor del centro galáctico (donde se pensaba que estaba la mayor parte de la masa) en órbitas aproximadamente circulares. Los movimientos circulares se explicarían por la combinación de inercia y aceleración gravitacional hacia el centro. Esto sigue el modelo de Kepler / Newton que describe / explica las órbitas de los planetas alrededor del Sol. En un sistema de Kepler / Newton, la velocidad tangencial o transversal de un objeto en órbita de baja masa depende de la distancia radial del objeto de gran masa desde el centro. Los objetos más alejados deben tener velocidades más bajas para que la aceleración dirigida centralmente más débil a esa distancia pueda mantener el objeto en movimiento en una trayectoria más o menos circular.

En el centro de la galaxia, las velocidades son bajas y aumentan rápidamente con la distancia que se aleja del centro. Esto es comprensible ya que la masa del abultamiento central de la galaxia no se concentra en el centro, sino que se extiende sobre un volumen relativamente grande.

Sin embargo, ahora es bien sabido que las velocidades medidas del material visible en los discos de las galaxias discoidales no varían como se esperaba para un sistema Kepler / Newton. A una cierta distancia donde se esperaría que las velocidades comenzaran a disminuir (según la curva A), se nivelan o continúan aumentando a un ritmo lento (según la curva B).

La explicación actual es que una gran masa de materia oscura se extiende por toda la galaxia de tal manera que produce un comportamiento no kepleriano.

PREGUNTA

Pero, ¿no hay otra explicación posible del perfil de velocidad no kepleriano, a saber, que el material detectable ordinario (por ejemplo, gas, polvo, estrellas) en el disco no está completamente unido gravitacionalmente al centro galáctico y en realidad se está moviendo gradualmente hacia afuera a lo largo de una espiral? ¿camino?


No, por varias razones.

  1. no se observan velocidades radiales en el rango requerido, por ejemplo, en la Vía Láctea.

  2. el depósito de estrellas que se mueven desde el centro se drenaría rápidamente, por lo que tendría que generarlas mágicamente en el centro; esto es mucho peor que postular la materia oscura.

  3. esperaría grandes cantidades de estrellas y gas que se han movido a grandes radios.

La única alternativa seria a la materia oscura es alguna modificación de la teoría de la gravedad de Einstein / Newton. Hay varios candidatos, pero ninguno es realmente convincente (aunque podría decirse que la materia oscura tampoco es demasiado convincente).


Cómo los científicos ciudadanos descubrieron un cúmulo gigante de galaxias

Ray Norris no trabaja, consulta, posee acciones ni recibe fondos de ninguna empresa u organización que se beneficie de este artículo, y no ha revelado afiliaciones relevantes más allá de su nombramiento académico.

Socios

Western Sydney University proporciona fondos como miembro de The Conversation AU.

The Conversation UK recibe financiación de estas organizaciones

Solía ​​ser que tenías que tener años de entrenamiento antes de poder participar en ciencia de vanguardia.

Pero eso ha cambiado, con el poder de Internet permitiendo que miles de personas comunes contribuyan a uno de los esfuerzos más emocionantes de la humanidad desde la comodidad de sus hogares.

En mayo se anunció que un grupo de galaxias a millones de años luz de distancia fue descubierto por un equipo de científicos ciudadanos haciendo clic en las imágenes de sus computadoras en casa.


El grupo de galaxias a 13 mil millones de años luz de distancia podría estar poniendo fin a la 'Edad Media' cósmica ante nuestros ojos

Estas tres galaxias son algunas de las más antiguas jamás vistas y están trabajando arduamente para remodelar el universo.

Durante cientos de millones de años después el Big Bang, el universo entero era una espesa sopa de átomos de hidrógeno nadando en una oscuridad total. Este gulash cósmico era tan denso que la primera luz de las primeras estrellas que existían no podía penetrarlo; la niebla de hidrógeno simplemente absorbía y dispersaba la luz de las estrellas en círculos, atrapando el universo en un edad oscura cósmica mientras más estrellas, galaxias y agujeros negros cobraban vida lentamente.

Todo eso cambió después de unos 500 millones de años, cuando comenzó un gran cambio de imagen cósmico llamado la época de la reionización. A medida que las galaxias antiguas se hicieron cada vez más grandes e irradiaban energía más poderosa, comenzaron a quemar la niebla cósmica que las rodeaba dividiendo (o ionizando) átomos de hidrógeno en una plasma de protones y electrones libres. De repente, la luz podría viajar a través del cosmos. - primero a través de "burbujas" de plasma que rodean grandes galaxias, luego más y más lejos a medida que múltiples burbujas comenzaron a expandirse y superponerse.

Ahora, por primera vez, los astrónomos creen que han detectado tres de esas burbujas limpiadoras de niebla trabajando duro para remodelar el universo en un grupo de galaxias a 13 mil millones de años luz de distancia.

En un estudio que se presentó esta semana en la conferencia de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Honolulu y se envió para su publicación en un próximo número de The Astrophysical Journal, un equipo internacional de astrónomos identificó un trío de galaxias lejanas que parecen irradiar algunas de las primeras luces. jamás observado. El grupo de galaxias, llamado EGS77, data de aproximadamente 680 millones de años después el Big Bang (aproximadamente el 5% de la edad actual del universo de 13.800 millones de años) y parece estar rodeada por tres burbujas de plasma superpuestas, lo que significa que estas galaxias pioneras pueden haber sido atrapadas en el acto de reionizar su rincón del universo y traer las edades oscuras cósmicas. hasta el fin.

"EGS77 ha formado una gran burbuja que permite que su luz viaje a la Tierra", dijo el coautor del estudio Vithal Tilvi, investigador de la Universidad Estatal de Arizona, dijo en un comunicado. "Eventualmente, burbujas como estas crecieron alrededor de todas las galaxias y llenaron el espacio intergaláctico, reionizando el universo y despejando el camino para que la luz viajara a través del cosmos".

Para encontrar estas antiguas galaxias que despejan la niebla, los investigadores examinaron una pequeña sección del espacio para determinar la longitud de onda precisa de luz ultravioleta emitida por las primeras estrellas, también conocidas como emisiones Lyman-alfa. La luz comienza en una longitud de onda de 121,6 nanómetros pero, después de viajar durante miles de millones de años a través del universo en expansión, se extiende lentamente hacia el rango del infrarrojo cercano (700 nanómetros a 1 milímetro), que es más fácil de detectar con telescopios terrestres.

El estudio reveló tres puntos superpuestos de espacio que parecían emitir las longitudes de onda exactas típicas de las estrellas antiguas que ionizan su entorno. El equipo comparó estas observaciones con datos de otros dos telescopios y confirmó que las galaxias estaban a unos 13 mil millones de años luz de distancia, lo que las convierte en el grupo de galaxias más lejano jamás detectado y las coloca justo en la frontera de la época de la reionización.

"EGS77 es el primer grupo de galaxias capturado en el acto de despejar esta niebla cósmica", dijo en el comunicado el coautor del estudio James Rhoads, del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.


Resuelto el misterio de las débiles galaxias ultradifusas

Las galaxias ultradifusas (UDG) son tan débiles como las galaxias enanas, pero están distribuidas en un área tan grande como la Vía Láctea. UDG Dragonfly 17 se muestra junto a otras dos galaxias para comparar. La gran galaxia espiral, la galaxia de Andrómeda se muestra a la izquierda y la galaxia enana elíptica, NGC 205 se muestra más arriba en la imagen, mientras que Dragonfly 17 se puede ver a la derecha. Crédito de la imagen: Schoening / Harvey / van Dokkum / NASA / ESA Hubble Space Telescope. Durante el último año, los investigadores han observado algunas galaxias difusas muy tenues. Las galaxias son tan tenues como las galaxias enanas, pero están distribuidas en un área tan grande como la Vía Láctea.

Ha sido un misterio cómo las galaxias tan débiles y mdash que contienen hasta 1.000 veces menos estrellas que la Vía Láctea podrían ser igualmente grandes. Ahora, una nueva investigación del Instituto Niels Bohr muestra que si muchas supernovas explotan durante el proceso de formación de estrellas, puede resultar en que tanto las estrellas como la materia oscura sean empujadas hacia afuera, haciendo que la galaxia se expanda. Los resultados se publican en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Utilizando el telescopio Subaru de 8,2 metros, los astrónomos han observado 854 galaxias ultradifusas en el cúmulo de galaxias de Coma. Estas galaxias están muy lejos, a unos 300 millones de años luz y 332 de ellas tienen el tamaño de la Vía Láctea. Los círculos amarillos muestran dos de las 47 galaxias Dragonfly, y los círculos verdes son los descubiertos por el Telescopio Subaru. Crédito de la imagen: NAOJ. Las galaxias son colecciones gigantescas de estrellas, gas y la llamada materia oscura. Las galaxias más pequeñas contienen algunos millones de estrellas, mientras que las más grandes pueden contener varios cientos de miles de millones de estrellas. Las primeras estrellas ya surgieron en el universo temprano unos 200 millones de años después del Big Bang, formadas a partir de los gases hidrógeno y helio. Estas nubes gigantes de gas y polvo se contraen y, finalmente, el gas es tan compacto que la presión calienta el material, creando bolas de gas brillantes y nacen nuevas estrellas. Las estrellas se agrupan en galaxias, la primera de las cuales fue una especie de galaxias bebés.

La teoría de los astrónomos es que las galaxias bebés gradualmente se hicieron más grandes y masivas al formar constantemente nuevas estrellas y al chocar con galaxias vecinas para formar nuevas galaxias más grandes. Las galaxias más grandes de nuestro universo actual han estado en constante formación a lo largo de la historia del universo. La Tierra y nuestro sistema solar están ubicados en una gran galaxia, la Vía Láctea.

Pero las galaxias débiles ultradifusas recién descubiertas eran difíciles de clasificar y mientras algunos investigadores pensaban que las galaxias difusas eran solo grandes galaxias espirales con una gran cantidad de materia oscura, otros pensaban que se trataba de galaxias enanas ordinarias.

Recreando galaxias
Pero un proyecto de investigación dirigido por un investigador del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague ha podido recrear las características de las galaxias que se han observado mediante el uso de simulaciones informáticas avanzadas, realizadas en colaboración con la Universidad de Nueva York, Abu Dhabi.

Arianna Di Cintio, profesora asociada del Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague. Crédito de la imagen: Universidad Autónoma de Madrid. & # 8220 Al recrear casi 100 galaxias virtuales, hemos demostrado que cuando hay muchas supernovas durante el proceso de formación de estrellas, puede resultar en que las estrellas y la materia oscura en la galaxia sean empujadas hacia afuera, causando la extensión de la galaxia. expandir. Cuando hay una pequeña cantidad de estrellas en un área expandida, significa que la galaxia se vuelve débil y difusa y, por lo tanto, es difícil de observar con telescopios, & # 8221 explica Arianna Di Cintio, Ph.D en astrofísica, Centro de Cosmología Oscura en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague, que es el investigador principal del proyecto.

Ella explica que el mecanismo que hace que las estrellas se alejen del centro es el mismo que es capaz de crear áreas con menor densidad de materia oscura. Las muchas supernovas son tan poderosas que expulsan el gas hacia afuera en la galaxia. Como resultado, tanto la materia oscura como las estrellas se mueven hacia afuera, de modo que la extensión de la galaxia se expande. El hecho de que la galaxia se extienda sobre un área más grande significa que se vuelve más difusa y poco clara.

Los perfiles de masa de las galaxias ultradifusas simuladas (líneas de color) y las observadas (símbolos negros), indican que las ultradifusas son galaxias enanas, mucho más pequeñas que la Vía Láctea. Crédito de la imagen: Arianna Di Cintio, simulaciones NIHAO. & # 8220Si podemos recrear galaxias ultradifusas con simulaciones por computadora, demuestra que estamos en el camino correcto con nuestro modelo cosmológico. Por lo tanto, predecimos que hay galaxias ultradifusas en todas partes y no solo en los cúmulos de galaxias. Están dominadas por materia oscura y solo un pequeño porcentaje de su contenido está compuesto por gas y estrellas y lo más importante es que son galaxias enanas con una masa de solo unas 10 a 60 veces menor que una gran galaxia espiral, que es para decir significativamente más pequeño que una gran galaxia como la Vía Láctea, & # 8221 dice Arianna Di Cintio.

Además, los investigadores esperan que entre las galaxias ultradifusas ubicadas más aisladas, la más grande podría contener más gas. Por lo tanto, están iniciando colaboraciones estrechas con grupos de investigación que realizan observaciones de áreas muy distantes del cielo con potentes telescopios para confirmar estas teorías.

& # 8220Abrirá una ventana completamente nueva hacia la formación de galaxias & mdash, puede haber miles de galaxias ultra débiles que están esperando ser descubiertas & # 8221, dice Arianna Di Cintio, quien está ansiosa por conocer la cantidad de estrellas, su contenido de elementos y cómo las galaxias ultradifusas sobreviven en cúmulos de galaxias.


Los proyectos de investigación astronómica en curso exploran los fenómenos espaciales

Varias protoestrellas se muestran en el espectro del infrarrojo medio-lejano.

Durante los últimos meses, la investigación astronómica en la Universidad ha evolucionado continuamente a medida que explora varios aspectos del mundo más allá, incluidos fenómenos como la formación de estrellas y las galaxias enanas. El departamento de astronomía de la Universidad también se ha ampliado en el campo interdisciplinario de la astroquímica y la instrumentación astronómica.

Las galaxias enanas ultra débiles son las galaxias más antiguas y dominadas por materia oscura y solo se descubrieron en 2005. Se han convertido en un tema de interés novedoso para los astrónomos y actualmente están siendo analizadas por investigadores del departamento de astronomía de la Universidad. Utilizando los datos de muestra más grandes de UFD, tomados del Telescopio Espacial Hubble, un gran observatorio espacial que se implementó en 1990 para observar estrellas y galaxias distantes, la estudiante universitaria graduada Hannah Richstein puede observar y analizar la variedad de UFD.

"Puedo comparar todos los diferentes UFD entre sí sin tener que preocuparme por las diferencias que puedan surgir al usar datos de muchos telescopios diferentes", dijo Richstein en un correo electrónico a The Cavalier Daily.

Actualmente, Richstein está separando las UFD en grupos en función de sus asociaciones con diferentes Nubes de Magallanes, las galaxias satélite más grandes de la Vía Láctea. Los resultados preliminares de la investigación de Richstein indican que las diferentes asociaciones conducen a diferentes historias de formación estelar y que ciertos UFD terminaron de formar la mayoría de sus estrellas antes que otros grupos.

“Uno de los próximos pasos será cuantificar mejor las diferencias en términos de edad y composición química promedio de las estrellas”, dijo Richstein.

El estudio de la formación de estrellas como se ve en el proyecto de Richstein es todavía un tema ampliamente debatido en el campo astronómico.

"Todavía no hay consenso sobre el mecanismo básico de formación de las estrellas masivas", dijo el estudiante universitario graduado Mengyao Liu en un correo electrónico a The Cavalier Daily. "[Esto se debe a que] las observaciones hacia la formación de estrellas masivas son difíciles, y la cantidad es baja en comparación con la formación de estrellas de baja masa".

Para aliviar este debate, Liu tiene como objetivo realizar comparaciones de múltiples longitudes de onda entre observaciones de protoestrellas masivas y modelos teóricos específicos que aborden cómo entendemos el proceso físico de formación de estrellas. Liu ha ayudado a obtener información valiosa sobre las características de las protoestrellas masivas, incluida una descripción de su morfología y cinemática.

"Las conclusiones e implicaciones basadas en nuestras observaciones ... definitivamente requieren muestras más grandes para confirmar", dijo Liu.

Sin embargo, estas muestras más grandes pueden ser más difíciles de adquirir debido a la cantidad actualmente limitada de observaciones cuantitativas de formaciones estelares masivas. Sin embargo, Liu está en camino de comprender el proceso físico de formación de estrellas masivas.

Además de los proyectos de Liu y Richstein, la investigación de la Universidad con respecto a la instrumentación astronómica (herramientas utilizadas para observar objetos y fenómenos en el estudio espacial) tiene la eficiencia y aplicación mejoradas de la tecnología astronómica. En particular, el proyecto del globo THAI-SPICE tiene como objetivo enviar un telescopio a la atmósfera superior con una calidad de imagen mejorada. Dirigidos por el Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, los astrónomos de la Universidad se están enfocando actualmente en diseñar y modificar la góndola, un recinto que contiene un instrumento transportado por un globo. Específicamente, el estudiante universitario de cuarto año Liam Walters está modelando sistemas térmicos para el telescopio.

"Las esperanzas del proyecto son reemplazar a Hubble en el futuro", dijo Walters.

Walters también es parte de otro proyecto que prueba varios prototipos de detectores de inductancia cinética de microondas, un tipo de detector de fotones compacto conocido específicamente por su sensibilidad, que permite incorporarlo en poderosos instrumentos astrofísicos que pueden obtener imágenes directamente de áreas alrededor de estrellas brillantes. Walter está ayudando actualmente a probar estos prototipos en un futuro próximo. La importancia de MKID se destaca por su aplicación a otro proyecto de instrumentación que ocurre simultáneamente en la Universidad y que tiene como objetivo medir la polarización del fondo cósmico de microondas. Esto podría dar lugar a importantes conversaciones sobre la geometría y la evolución del universo.

El origen del universo, más concretamente la formación de planetas, también está siendo analizado en la Universidad, concretamente a través de investigaciones relacionadas con la astroquímica. En particular, la investigación actual gira en torno a discos protoplanetarios, regiones de formación de planetas y áreas de estudio florecientes que abordan muchas preguntas sobre los orígenes de la formación de planetas. Específicamente, los discos protoplanetarios son discos grandes llenos de gases y granos de polvo que aumentan de tamaño hasta que forman un planeta. La estudiante de posgrado Abygail Wagoner está estudiando actualmente cómo evoluciona la química de los discos protoplanetarios con el tiempo.

“Este tema de investigación es importante porque nos dice qué moléculas estarán disponibles en planetas y atmósferas planetarias, lo que facilita la determinación del grupo químico disponible para formar [posible] vida”, dijo Wagoner en un correo electrónico a The Cavalier Daily.

Específicamente, la investigación de Wagonner implica aplicar la química del disco protoplanetario a estrellas que se parecen al sol, llamadas estrellas T-tauri. Cuando estas estrellas experimentan eventos de destellos solares en los que liberan un estallido de luz de mayor energía en el disco protoplanetario, Wagoner espera una comprensión más profunda de si la luz de rayos X emitida ayuda a formar o destruir moléculas como los precursores de aminoácidos, que son importante en la formación de moléculas de por vida. Los resultados podrían servir como una evaluación de si las moléculas biológicamente relevantes son más o menos difíciles de formar debido a las llamaradas de rayos X emitidas por los "soles bebés", dijo Wagoner.

Los investigadores de la Universidad continúan abordando investigaciones astronómicas innovadoras con muchas implicaciones adicionales importantes que van desde posiblemente reemplazar el telescopio Hubble con un telescopio con una calidad de imagen mejorada hasta comprender el origen de las moléculas esenciales para el cuerpo humano.

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Galaxias extrañamente brillantes del universo temprano podrían finalmente explicar un misterio cósmico

El Universo no comenzó como lo vemos hoy, brillando con luz. Durante los primeros 500 millones de años, fue una oscuridad turbia y neutra llena de hidrógeno. Entonces algo comenzó a excitar el hidrógeno con radiación, ionizándolo, y he aquí que había luz.

No sabemos qué causó en última instancia que brille esa primera luz ultravioleta. Pero las nuevas observaciones del telescopio espacial infrarrojo Spitzer de la NASA nos acaban de dar una pista bastante significativa. En los confines del Universo temprano, espió extrañas galaxias que son mucho más luminosas de lo esperado.

Reunir esos primeros años ha sido bastante difícil, pero la línea de tiempo de la Época de la Reionización, como se la conoce, está bastante bien establecida.

Justo después del Big Bang, el Universo era una especie de "sopa primordial" oscura y caliente a escala cósmica, en rápida expansión.

A medida que el Universo se expandió, se enfrió, lo que provocó que los protones y neutrones comenzaran a combinarse en átomos de hidrógeno ionizados. Aproximadamente 240.000-300.000 años después del Big Bang, estos átomos de hidrógeno atrajeron electrones y se fusionaron en hidrógeno neutro.

Pero no fue hasta que la gravedad comenzó a unir las primeras estrellas y galaxias en este vacío turbio y lleno de hidrógeno que apareció la luz de las estrellas, cuando los rayos ultravioleta, gamma y X comenzaron a chocar con el hidrógeno neutro, despojándolo de electrones e ionizándolo. .

Mil millones de años después del Big Bang, el Universo era transparente y brillante.

¿Pero cómo? Dado todo el hidrógeno neutro en el Universo en este punto, se habría necesitado una gran cantidad de radiación para producir luz, y no está claro qué podría haber existido en abundancia suficiente para producir tal radiación. ¿Habrían sido suficientes las estrellas recién nacidas? ¿Galaxias luminosas? ¿Cuásares aún no detectados o una combinación de los tres?

"Es una de las mayores preguntas abiertas en la cosmología observacional", dijo el astrónomo Stephane De Barros de la Universidad de Ginebra. "Sabemos que sucedió, pero ¿qué lo causó? Estos nuevos hallazgos podrían ser una gran pista".

En una carrera de observación especial para tratar de encontrar la respuesta, Spitzer pasó cientos de horas mirando dos regiones separadas del cielo nocturno. A más de 13 mil millones de años luz de distancia, solo 730 millones de años después del Big Bang, observó 135 galaxias que eran muy diferentes de las más cercanas a nosotros.

(NASA / JPL-Caltech / ESA / Spitzer / P. Oesch / S. De Barros / I.Labbe)

Arriba: Vista de campo profundo del cielo que muestra galaxias distantes y débiles rodeadas de rojo. El recuadro muestra la luz recogida de una galaxia tenue durante una observación de larga duración.

Como se esperaba de las galaxias del Universo temprano, son muy pobres en elementos pesados, que se forjan en procesos explosivos y, por lo tanto, no existían en grandes cantidades hasta que unas pocas generaciones de estrellas vivieron y murieron.

En cambio, estas galaxias están dominadas por estrellas masivas jóvenes y calientes compuestas principalmente de hidrógeno y helio, aunque los rastros de elementos más pesados ​​indican que no fueron la primera generación de estrellas del Universo.

Las galaxias son particularmente brillantes en dos longitudes de onda infrarrojas que son producidas por la interacción entre la radiación ionizante y los gases de hidrógeno y oxígeno. Estas galaxias podrían haber contribuido a la época de la reionización.

"Durante más de 10 años, hemos estado estudiando con Hubble y Spitzer algunas de las galaxias más antiguas y distantes conocidas", dijo el astrónomo Garth Illingworth de UC Santa Cruz.

"Nuestro último resultado de Spitzer revela cuán diferentes son estas primeras galaxias de las de épocas posteriores y señala nuestra muestra como un conjunto clave para proporcionar información sobre cómo las galaxias reionizaron el Universo de manera tan eficiente".

Por supuesto, esos otros factores (estrellas individuales, cuásares increíblemente brillantes) también pueden haber contribuido. La época de la reionización no fue solo un evento y luego BOOM, la luz estaba allí, fue más como el lento levantamiento de una cortina, un proceso que tuvo lugar durante cientos de millones de años. Por lo tanto, es probable que haya más de un factor involucrado.

El telescopio espacial Spitzer se lanzó en 2003 y ha logrado avances asombrosos en la astronomía infrarroja. El próximo telescopio infrarrojo de la NASA, WFIRST, se encuentra actualmente en desarrollo, con una fecha de lanzamiento planificada en algún momento de 2025.

Una de sus misiones principales es intentar arrojar más luz sobre la Época de la Reionización, ya que muchas de esas galaxias del Universo temprano son más fuertes en longitudes de onda infrarrojas. Pero el telescopio espacial James Webb, el sucesor de Hubble, también lo intentará.

"Estos resultados de Spitzer son sin duda otro paso para resolver el misterio de la reionización cósmica", dijo el astrónomo Pascal Oesch de la Universidad de Ginebra.

"Ahora sabemos que las condiciones físicas en estas galaxias tempranas eran muy diferentes a las de las galaxias típicas de hoy. Será el trabajo del Telescopio Espacial James Webb averiguar las razones detalladas".


Agujeros negros masivos en el Big Bang & # 8211 & # 8220 May Harbour universos alienígenas con diferentes leyes de la física & # 8221

& # 8220Si nuestro universo es solo uno de un número infinito, una vez que la inflación se detuvo en el nuestro, los bolsillos dentro de él que se habían estado inflando se habrían colapsado en agujeros negros. Cuanto más se infla cada bolsillo, más masivo es el agujero negro, & # 8221 sugirió Alexander Vilenkin, profesor de física y director del Instituto de Cosmología de la Universidad de Tufts y autor de Muchos mundos en uno: la búsqueda de otros universos.

Muchos de estos universos colapsaron y formaron agujeros negros. Si los agujeros negros son lo suficientemente grandes, pueden tener universos inflables dentro de ellos, y estos universos en expansión estarían conectados al universo visible por agujeros de gusano. Los universos infinitos & # 8216bubble & # 8217, llenos de versiones alternativas de nosotros mismos o nada en absoluto, podrían existir junto al nuestro, según Vilenkin, quien introdujo la idea de la creación cuántica del universo a partir de un vacío cuántico en 2015.

Cosmólogos como Vilenkin han pintado una imagen vívida del origen de estructuras cósmicas como galaxias, estrellas, planetas y vida donde todo lo que nos rodea surgió de fluctuaciones cuánticas aleatorias durante los primeros 10-35 segundos después del nacimiento del universo. Galaxias como la Vía Láctea crecieron a partir de estas tenues arrugas en el tejido del espacio-tiempo. La densidad de la materia en estas arrugas era ligeramente mayor en comparación con las áreas circundantes y esta diferencia se magnificó durante el inflado, lo que les permitió atraer aún más materia. De estas densas semillas primordiales crecieron las estructuras cósmicas que vemos hoy.

La inflación dejaría así una población de agujeros negros con un rango de masas revelador. En principio, midiendo las ondas en el espacio y el tiempo producidas en las colisiones de agujeros negros, como las ondas gravitacionales descubiertas por LIGO el año pasado, los astrónomos pueden realizar un censo de masas de agujeros negros y ver si fueron creadas por la inflación, lo que implicaría el multiverso. .

Pero también hay un universo que está limitado por lo que la gente puede ver: el universo visible. Hace unos 13.800 millones de años hubo un Big Bang, una fase muy caliente y densa en la que el universo comenzó a expandirse. Todo en el universo visible tiene que ser más joven que eso. Pero, teóricamente, la gente sospecha que el universo visto con telescopios, lo que vemos dentro del horizonte del Big Bang, puede no ser todo lo que hay.

La teoría de la inflación eterna, propuesta en parte por Vilenkin, podría comenzar a responder estas preguntas. La inflación eterna dice que el espacio siempre se está expandiendo en general, pero algunas bolsas de espacio se expandirán y crearán universos mientras que otras dejarán de expandirse. Los universos que se forman se denominan “universos burbuja” porque burbujean donde se concentra la energía.

“Solíamos pensar que más allá del universo visible simplemente había más de lo mismo”, dijo Vilenkin. “Más planetas, estrellas y galaxias. Pero otros universos pueden tener diferentes leyes físicas ".

No todos los universos burbuja se crean por igual. Si se modificara la masa de un protón o un electrón, es posible que el universo no tuviera estrellas, planetas o vida. Algunos de los universos se expanden, contraen y colapsan en muy poco tiempo antes de formar todo. Algunos universos son como el nuestro.

"Una vez que surge una idea razonable, nunca se puede decir que está mal", afirmó Vahe Petrosian, profesor de Física y Física Aplicada en la Universidad de Stanford, quien murió en 2018. "Y esto no es una locura. Probablemente nunca tendremos respuestas a estas preguntas, pero es importante plantearlas. Así que preguntamos y, a veces, tenemos éxito. Es posible que a veces estas burbujas interactúen y que una interactúe con nuestra burbuja y produzca evidencia de observación. “Diga, cuáles son las posibilidades, qué sucede si estas burbujas interactúan, qué tipo de información nos dará. & # 8221

The Daily Galaxy, Sam Cabot, a través de Tufts University, MIT y NPR Science Friday

Imagen en la parte superior de la página: la nueva versión de la imagen de campo profundo del Hubble. En gris oscuro se puede ver la nueva luz que se ha encontrado alrededor de las galaxias en este campo. Esa luz corresponde al brillo de más de cien mil millones de soles. Los investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias tardaron casi tres años en producir esta imagen más profunda del Universo jamás tomada desde el espacio, recuperando una gran cantidad de luz "perdida" alrededor de las galaxias más grandes en el icónico campo ultraprofundo del Hubble.


La galaxia de Andrómeda se comió la Vía Láctea y el hermano perdido # 8217

Érase una vez, tres galaxias enormes en el Grupo Local que eran las mejores amigas, Andrómeda, la Vía Láctea y la Vía Láctea y su hermana ligeramente menor, M32p. Durante mucho tiempo, los tres discos se arremolinaron uno cerca del otro, absorbiendo materia y otras galaxias más pequeñas. Pero un día, Andrómeda tuvo tanta hambre que se estrelló contra M32p, engullándola y haciéndola pedazos, dejando un rastro de tripas cósmicas detrás. Hannah Devlin en El guardián informa que los científicos acaban de descubrir esta historia de asesinato galáctico al estudiar el halo de Andrómeda y el cuento les ayudará a refinar la ciencia detrás de la formación de galaxias y el destino de nuestra propia galaxia.

Como nuestra propia Vía Láctea, Andrómeda es una galaxia espiral. Pero tiene algunas características únicas, incluido un tenue halo de estrellas que lo orbitan y una galaxia satélite pequeña pero muy densa llamada M32. Los investigadores creían que este halo estrellado se creó cuando Andrómeda absorbió cientos de galaxias más pequeñas con el tiempo, dejando tras de sí migajas galácticas. Pero según un comunicado de prensa, los astrónomos que utilizaron modelos informáticos de formación de galaxias encontraron que la mejor explicación para el halo de Andrómeda no era el engullido gradual de pequeñas galaxias, sino una comida galáctica gigante. Y eso significaba que esas estrellas remanentes podrían usarse para reconstruir la galaxia que Andrómeda comió.

& # 8220Fue un & # 8216eureka & # 8217 momento & # 8221, dice el astrónomo de la Universidad de Michigan Richard D & # 8217Souza, autor principal del artículo en Astronomía de la naturaleza. & # 8220 Nos dimos cuenta de que podíamos usar esta información del halo estelar externo de Andrómeda para inferir las propiedades de la mayor de estas galaxias trituradas. & # 8221

“It’s kind of like a child eating dinner, and then looking on the floor afterwards and finding breadcrumbs all around,” D’Souza tells Devlin. “You know what’s been eaten.”

Ryan F. Mandelbaum at Gizmodo reports that the model explains a number of features of Andromeda. The stars in Andromeda's halo are all roughly 2 billion years old, as are about one fifth of the stars in Andromeda proper, suggesting a massive galactic collision and burst of star-formation activity in the past. The stars in the halo are also composed of elements heavier than hydrogen and helium, as does the super-compact galaxy M32, suggesting that it was once the core of a galaxy absorbed by Andromeda, spit out like a peach pit.

That means the halo and core are all that remain of M32p, which would have been the third largest galaxy in our Local Group, a family of about 50 galaxies in a region of space about 10 light-years across. The galaxy would have been a massive lunch, about 20 times larger than anything our own Milky Way has ever eaten.

“Astronomers have been studying the Local Group—the Milky Way, Andromeda and their companions—for so long. It was shocking to realize that the Milky Way had a large sibling, and we never knew about it,” co-author University of Michigan astronomer Eric Bell says in the release.

The find has already upended some of what we know about galaxy formation. For instance, according to the release it was believed that the merging of two large galaxies would destroy any spiral galaxy and lead to the formation of an elliptical galaxy, an amorphous blob-like galaxy. But Andromeda and its spiral survived. A study from earlier this year also indicated that it undwent a merger 1.8 to 3 billion years ago, but instead of bloating into an elliptical galaxy as it ate M32p, that study shows that its disk thickened and the galaxy underwent a massive round of star formation.

Mandelbaum reports that other astronomers say the simulation makes sense, though, of course the model is just the best guess as to what happened. “Although I find the evidence that they have collected in this paper very convincing, it would be worth having detailed simulations that try to follow up on this model to validate it,” Monica Valluri, a University of Michigan astronomy professor, says.

Devlin reports that the finding also reveals something about our own eventual fate. The Milky Way and Andromeda are hurtling toward each other at 248,000 miles per hour and will eventually collide in about four billion years, creating a new galaxy some have dubbed Milkomeda. “We will be shredded and be part of the galactic halo,” D’Souza says. Despite the massive collision, the chances of it impacting Earth or our solar system directly are minuscule, explains physicist Dave Goldberg at i09, since so much of space, is, well, empty space. But the worry is misplaced anyway. By the time of impact, our sun will have become a red giant, expanding so much that it will have engulfed our planet, cooking whatever desendents of humanity still remain.

Though we will be gone, there's still a chance our beloved galaxy will be more than just a snack there is some hope that Andromeda won’t simply absorb us as it did M32p. Previously astronomers believed Andromeda was 2 or 3 times the size of the Milky Way, but recent research suggests that the two galaxies are about the same size, meaning we’ll have a fighting chance at coming out on top when our spirals finally tangle.

About Jason Daley

Jason Daley is a Madison, Wisconsin-based writer specializing in natural history, science, travel, and the environment. His work has appeared in Discover, Popular Science, Outside, Men’s Journal, and other magazines.


Hubble’s challenge

Cosmologists characterise the universe’s expansion in a simple law known as Hubble’s Law (named after Edwin Hubble – although in fact many other people preempted Hubble’s discovery). Hubble’s Law is the observation that more distant galaxies are moving away at a faster rate. This means that galaxies that are close by are moving away relatively slowly by comparison.

The relationship between the speed and the distance of a galaxy is set by “Hubble’s Constant”, which is about 44 miles (70km) per second per Mega Parsec (a unit of length in astronomy). What this means is that a galaxy gains about 50,000 miles per hour for every million light years it is away from us. In the time it takes you to read this sentence a galaxy at one million light years’ distance moves away by about an extra 100 miles.

The Hubble Space Telescope as seen from the departing Space Shuttle Atlantis, flying STS-125, HST Servicing Mission 4. Wikipedia

This expansion of the universe, with nearby galaxies moving away more slowly than distant galaxies, is what one expects for a uniformly expanding cosmos with dark energy (an invisible force that causes the universe’s expansion to accelerate ) and dark matter (an unknown and invisible form of matter that is five times more common than normal matter). This is what one would also observe of blueberries in an expanding muffin.

The history of the measurement of Hubble’s Constant has been fraught with difficulty and unexpected revelations. In 1929, Hubble himself thought the value must be about 342,000 miles per hour per million light years – about ten times larger than what we measure now. Precision measurements of Hubble’s Constant over the years is actually what led to the inadvertent discovery of dark energy. The quest to find out more about this mysterious type of energy, which makes up 70% of the energy of the universe, has inspired the launch of the world’s (currently) best space telescope, named after Hubble.


Research Box Title

With the combined power of NASA's Spitzer and Hubble space telescopes, as well as a cosmic magnification effect, astronomers have spotted what could be the most distant galaxy ever seen. Light from the young galaxy captured by the orbiting observatories first shone when our 13.7-billion-year-old universe was just 500 million years old.

The far-off galaxy existed within an important era when the universe began to transit from the so-called cosmic dark ages. During this period, the universe went from a dark, starless expanse to a recognizable cosmos full of galaxies. The discovery of the faint, small galaxy opens a window onto the deepest, most remote epochs of cosmic history.

"This galaxy is the most distant object we have ever observed with high confidence," said Wei Zheng, a principal research scientist in the department of physics and astronomy at Johns Hopkins University in Baltimore and lead author of a new paper appearing in Nature. "Future work involving this galaxy, as well as others like it that we hope to find, will allow us to study the universe's earliest objects and how the dark ages ended."

Light from the primordial galaxy traveled approximately 13.2 billion light-years before reaching NASA's telescopes. In other words, the starlight snagged by Hubble and Spitzer left the galaxy when the universe was just 3.6 percent of its present age. Technically speaking, the galaxy has a redshift, or "z," of 9.6. The term redshift refers to how much an object's light has shifted into longer wavelengths as a result of the expansion of the universe. Astronomers use redshift to describe cosmic distances.

Unlike previous detections of galaxy candidates in this age range, which were only glimpsed in a single color, or waveband, this newfound galaxy has been seen in five different wavebands. As part of the Cluster Lensing And Supernova Survey with Hubble Program, the Hubble Space Telescope registered the newly described, far-flung galaxy in four visible and infrared wavelength bands. Spitzer measured it in a fifth, longer-wavelength infrared band, placing the discovery on firmer ground.

Objects at these extreme distances are mostly beyond the detection sensitivity of today's largest telescopes. To catch sight of these early, distant galaxies, astronomers rely on gravitational lensing. In this phenomenon, predicted by Albert Einstein a century ago, the gravity of foreground objects warps and magnifies the light from background objects. A massive galaxy cluster situated between our galaxy and the newfound galaxy magnified the newfound galaxy's light, brightening the remote object some 15 times and bringing it into view.

Based on the Hubble and Spitzer observations, astronomers think the distant galaxy was less than 200 million years old when it was viewed. It also is small and compact, containing only about one percent of the Milky Way's mass. According to leading cosmological theories, the first galaxies indeed should have started out tiny. They then progressively merged, eventually accumulating into the sizable galaxies of the more modern universe.

These first galaxies likely played the dominant role in the epoch of reionization, the event that signaled the demise of the universe's dark ages. This epoch began about 400,000 years after the big bang when neutral hydrogen gas formed from cooling particles. The first luminous stars and their host galaxies emerged a few hundred million years later. The energy released by these earliest galaxies is thought to have caused the neutral hydrogen strewn throughout the universe to ionize, or lose an electron, a state that the gas has remained in since that time.

"In essence, during the epoch of reionization, the lights came on in the universe," said paper co-author Leonidas Moustakas, a research scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory, a division of the California Institute of Technology in Pasadena, Calif.

Astronomers plan to study the rise of the first stars and galaxies and the epoch of reionization with the successor to both Hubble and Spitzer, NASA's James Webb Telescope, which is scheduled for launch in 2018. The newly described distant galaxy likely will be a prime target.

For more information about Spitzer, visit http://www.nasa.gov/spitzer . For more information about Hubble, visit: http://www.nasa.gov/hubble .

The Hubble Space Telescope is a project of international cooperation between NASA and the European Space Agency. NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., manages the telescope. The Space Telescope Science Institute (STScI) in Baltimore, Md., conducts Hubble science operations and is the science and mission operations center for the James Webb Space Telescope. STScI is operated for NASA by the Association of Universities for Research in Astronomy, Inc., in Washington, D.C.

Credits:NASA, ESA, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), and the CLASH Team