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El agujero negro supermasivo activo más distante jamás descubierto

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El agujero negro supermasivo activo más distante jamás descubierto

Investigadores que utilizan el telescopio espacial James Webb han realizado descubrimientos innovadores en la galaxia GN-z11, una de las galaxias más distantes y luminosas conocidas. Identificaron un agujero negro supermasivo responsable del brillo de la galaxia y descubrieron un cúmulo de gas prístino que podría conducir al descubrimiento de las primeras estrellas del universo, proporcionando información importante sobre la evolución cósmica. (Concepto del artista). Crédito: SciTechDaily.com

Cumpliendo su promesa de transformar nuestra comprensión del universo primitivo, el Telescopio espacial James Webb sondea las galaxias hacia los albores de los tiempos. Una de ellas es la galaxia excepcionalmente luminosa GN-z11, que existía cuando el universo tenía sólo una pequeña fracción de su edad actual. Una de las galaxias más jóvenes y distantes jamás observadas, es también una de las más enigmáticas. ¿Por qué es tan brillante? Webb parece haber encontrado la respuesta.

Los científicos que utilizaron Webb para estudiar GN-z11 también descubrieron evidencia tentadora de la existencia de estrellas de Población III ubicadas en las afueras de esta galaxia aislada. Estas esquivas estrellas, las primeras en iluminar el universo, están hechas únicamente de hidrógeno y helio. Nunca se ha realizado una detección definitiva de este tipo de estrellas, pero los científicos saben que deben existir. Hoy, con Webb, su descubrimiento parece más cercano que nunca.

PRODUCTOS-North Field GN-z11 (imagen Webb NIRCam)

Esta imagen del instrumento Cámara de Infrarrojo Cercano (NIRCam) de Webb muestra parte del campo de galaxias GOODS-North. En la parte inferior derecha, un extracto destaca la galaxia GN-z11, observada sólo 430 millones de años después del Big Bang. La imagen revela un componente extendido, que rastrea la galaxia anfitriona GN-z11, y una fuente central cuyos colores son consistentes con los de un disco de acreción que rodea un agujero negro. Créditos: NASA, ESA, CSA, STScI, Brant Robertson (UC Santa Cruz), Ben Johnson (CfA), Sandro Tacchella (Cambridge), Marcia Rieke (Universidad de Arizona), Daniel Eisenstein (CfA)

Webb revela los secretos de una de las galaxias más distantes jamás vistas

Mirando profundamente en el espacio y el tiempo, dos equipos que utilizan NASAEl telescopio espacial James Webb estudió la galaxia excepcionalmente luminosa GN-z11, que existía cuando nuestro universo de 13.800 millones de años tenía sólo unos 430 millones de años.

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Detectada originalmente por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, esta galaxia, una de las más jóvenes y distantes jamás observadas, es tan brillante que a los científicos les resulta difícil entender por qué. Ahora, el GN-z11 revela algunos de sus secretos.

Un vigoroso agujero negro es el más distante jamás descubierto

Un equipo que estudia GN-z11 con Webb ha encontrado la primera evidencia clara de que la galaxia alberga un núcleo supermasivo central. agujero negro esto acumula material rápidamente. Su descubrimiento lo convierte en el agujero negro supermasivo activo más distante detectado hasta la fecha.

«Descubrimos un gas extremadamente denso, común cerca de los agujeros negros supermasivos, que acumula gas», explicó el investigador principal Roberto Maiolino, del Laboratorio Cavendish y del Instituto Kavli de Cosmología de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido. «Estas son las primeras firmas claras que indican que GN-z11 alberga un agujero negro que está devorando materia».

Utilizando Webb, el equipo también encontró indicios de elementos químicos ionizados que normalmente se ven cerca de agujeros negros supermasivos en acreción. Además, descubrieron un viento muy potente expulsado de la galaxia. Estos vientos de alta velocidad suelen ser impulsados ​​por procesos asociados con una vigorosa acumulación de agujeros negros supermasivos.

«La NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb reveló un componente extendido que rastrea la galaxia anfitriona y una fuente central compacta cuyos colores son consistentes con los de un disco de acreción que rodea un agujero negro», dijo la investigadora Hannah Übler, también del estudio. . Laboratorio Cavendish e Instituto Kavli.

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En conjunto, esta evidencia muestra que GN-z11 alberga un agujero negro supermasivo de 2 millones de masas solares en una fase muy activa de consumo de materia, razón por la cual es tan luminoso.

Un grupo de gas prístino en el Halo del GN-z11 intriga a los investigadores

Un segundo equipo, también dirigido por Maiolino, utilizó el NIRSpec (espectrógrafo de infrarrojo cercano) de Webb para encontrar un cúmulo de gas helio en el halo que rodea a GN-z11.

«El hecho de que no veamos nada más que helio sugiere que este grupo debe estar relativamente intacto», dijo Maiolino. «Esto es algo que la teoría y las simulaciones esperaban cerca de galaxias particularmente masivas de estas épocas: debería haber bolsas de gas prístino que sobrevivieran en el halo, y éstas podrían colapsar y formar cúmulos estelares de población III».

El descubrimiento de estrellas de Población III nunca antes vistas (la primera generación de estrellas formadas casi exclusivamente por hidrógeno y helio) es uno de los objetivos más importantes de la astrofísica moderna. Estas estrellas deberían ser muy masivas, muy luminosas y muy calientes. Su firma esperada es la presencia de helio ionizado y la ausencia de elementos químicos más pesados ​​que el helio.

La formación de las primeras estrellas y galaxias marca un cambio fundamental en la historia cósmica, durante la cual el universo evolucionó desde un estado oscuro y relativamente simple al entorno altamente estructurado y complejo que conocemos hoy.

En futuras observaciones de Webb, Maiolino, Übler y su equipo explorarán GN-z11 con más profundidad y esperan fortalecer los argumentos a favor de las estrellas de Población III que podrían formarse en su halo.

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EL investigación sobre el prístino cúmulo de gas en el halo de GN-z11 ha sido aceptado para su publicación por Astronomía y astrofísica.. Los resultados del estudio del agujero negro GN-z11 fueron publicados en la revista Naturaleza el 17 de enero de 2024. Los datos se obtuvieron como parte del estudio JWST Advanced Deep Extragalactic (JADES), un proyecto conjunto entre los equipos NIRCam y NIRSpec.

El Telescopio Espacial James Webb es el primer observatorio científico espacial del mundo. Webb resuelve los misterios de nuestro sistema solar, mira más allá de los mundos distantes alrededor de otras estrellas y explora las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.

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Dos importantes institutos espaciales de África se unen al proyecto lunar liderado por China

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Dos importantes institutos espaciales de África se unen al proyecto lunar liderado por China

El 5 de abril, Hu Chaobin, subdirector del Laboratorio de Exploración del Espacio Profundo de China, firmó el memorando de entendimiento con la directora del SSGI, Abdissa Yilma, en la capital etíope de Addis Abeba, según la cuenta oficial de WeChat del laboratorio.

Durante su reunión, Yilma dijo que el instituto participará activamente y promoverá la construcción del ILRS. Mientras tanto, Hu dijo que esperaba que el proyecto ayudara a impulsar el desarrollo del sector aeroespacial y las tecnologías de exploración espacial de Etiopía.

Hu Chaobin, subdirector del Laboratorio de Exploración del Espacio Profundo de China, con Jennifer W. Khamasi, directora interina de KAIST, en la firma del memorando de entendimiento a principios de este mes. Foto: X/@AJ_FI

Luego, el 8 de abril, Hu firmó el memorando de cooperación con la directora interina del KAIST, Jennifer W. Khamasi, durante su visita a Konza Techno City, al sur de Nairobi.

El presidente de la junta directiva de KAIST, Emmanuel Mutisya, que también estuvo presente en la reunión, dijo que el instituto se beneficiaría de las oportunidades de investigación y educación generadas por la colaboración. con el ILRS. También le dijo a Hu que KAIST ayudaría a impulsar al gobierno de Kenia a unirse al proyecto.

Hu invitó a Yilma y Mutisya a asistir a la Conferencia Internacional sobre Exploración del Espacio Profundo, conocida como Foro Tiandu, que se celebrará en China en septiembre.

Estas últimas asociaciones se formaron durante el viaje del laboratorio a la conferencia NewSpace África celebrada en Angola la primera semana de abril.

En la conferencia, el discurso de apertura de Hu incluyó el primer llamado público a las naciones y organizaciones africanas para que se unan a la iniciativa ILRS.

Hasta el momento, la ILRS cuenta con nueve países miembros: China, Rusia, Venezuela, Pakistán, Azerbaiyán, Bielorrusia, Sudáfrica, Egipto y Tailandia. Países de la OTAN Según se informa, Turquía también pidió unirse. Además de estos, también cuenta con varios miembros que son institutos de investigación, universidades o empresas.
El frecuentemente visto programa Artemis liderado por Estados Unidos como rival al proyecto ILRS, cuenta ahora con un total de 38 países que han firmado sus acuerdos Artemis.

SSGI es anteriormente el Instituto Etíope de Ciencia y Tecnología Espaciales, que se estableció en 2016 como una importante iniciativa para impulsar las actividades de ciencia y tecnología espaciales en el país para el desarrollo sostenible.

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KAIST, actualmente en construcción en Konza Techno City, sigue el modelo del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea. Su objetivo es liderar investigaciones pioneras en ciencia y tecnología y formar científicos e ingenieros altamente calificados para la industrialización y modernización de Kenia, según el sitio web del instituto.

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El núcleo de Plutón probablemente fue creado por una antigua colisión

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El núcleo de Plutón probablemente fue creado por una antigua colisión

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Una enorme forma de corazón en la superficie de Plutón ha intrigado a los astrónomos desde que la nave espacial New Horizons de la NASA la capturó en una imagen de 2015. Los investigadores ahora creen que han resuelto el misterio de cómo surgió este corazón distintivo, y podría revelar nuevas pistas sobre los orígenes del planeta enano. .

Esta característica se llama Tombaugh Regio en honor al astrónomo Clyde Tombaugh, quien descubrió Plutón en 1930. Pero el núcleo no es solo un elemento, dicen los científicos. Y durante décadas, los detalles sobre la elevación de Tombaugh Regio, su composición geológica y forma distintiva, y su superficie altamente reflectante que es de un blanco más brillante que el resto de Plutón, han desafiado toda explicación.

Una cuenca profunda llamada Sputnik Planitia, que constituye el «lóbulo izquierdo» del núcleo, alberga gran parte del hielo de nitrógeno de Plutón.

La cuenca cubre un área de 745 millas por 1242 millas (1200 kilómetros por 2000 kilómetros), que es aproximadamente una cuarta parte del área de los Estados Unidos, pero también es de 1,9 a 2,5 millas (3 a 4 kilómetros) más baja. en elevación que la mayoría de los Estados Unidos. la superficie del planeta. Mientras tanto, el lado derecho del corazón también tiene una capa de hielo de nitrógeno, pero es mucho más delgada.

Gracias a una nueva investigación sobre Sputnik Planitia, un equipo internacional de científicos ha determinado que un evento cataclísmico creó el núcleo. Después de un análisis que incluyó simulaciones numéricas, los investigadores concluyeron que un cuerpo planetario de unos 700 kilómetros de diámetro, aproximadamente el doble del tamaño de Suiza de este a oeste, probablemente había chocado con Plutón en las primeras etapas de la historia del planeta enano.

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Los hallazgos son parte de un estudio sobre Plutón y su estructura interna publicado el lunes en la revista astronomía natural.

Anteriormente, el equipo había estudiado características inusuales en todo el sistema solar, como aquellas en la cara oculta de la Luna, probablemente creadas por colisiones durante los caóticos primeros días de la formación del sistema.

Los investigadores crearon simulaciones numéricas utilizando un software de hidrodinámica de partículas suavizadas, considerado la base para una amplia gama de estudios de colisiones planetarias, para modelar diferentes escenarios de posibles impactos, velocidades, ángulos y composiciones de la colisión teorizada del cuerpo planetario con Plutón.

Los resultados mostraron que el cuerpo planetario probablemente chocó contra Plutón en un ángulo inclinado en lugar de de frente.

«El núcleo de Plutón es tan frío que el (cuerpo rocoso que chocó con el planeta enano) permaneció muy duro y no se derritió a pesar del calor del impacto, y gracias al ángulo de impacto y la baja velocidad, el núcleo derretido del impactador no se hunde en el núcleo de Plutón, pero permanece intacto como una salpicadura en él”, dijo el autor principal del estudio, el Dr. Harry Ballantyne, investigador asociado de la Universidad de Berna en Suiza, en un comunicado de prensa.

Pero, ¿qué pasó con el cuerpo planetario después de que chocó con Plutón?

«En algún lugar debajo del Sputnik se encuentra el núcleo restante de otro cuerpo masivo, que Plutón nunca digirió por completo», dijo en un comunicado de prensa el coautor del estudio Erik Asphaug, profesor del Laboratorio Planetario y Lunar de la Universidad de Arizona.

La forma de lágrima del Sputnik Planitia es el resultado de la frigidez del núcleo de Plutón, así como de la velocidad relativamente baja del impacto en sí, descubrió el equipo. Otros tipos de impactos que fueron más rápidos y directos habrían creado una forma más simétrica.

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“Estamos acostumbrados a pensar en las colisiones planetarias como eventos increíblemente intensos cuyos detalles pueden ignorarse, excepto aspectos como la energía, el impulso y la densidad. Pero en el sistema solar distante, las velocidades son mucho más lentas y el hielo sólido es sólido, por lo que hay que ser mucho más preciso en los cálculos”, dijo Asphaug. «Ahí es donde comienza la diversión».

Mientras estudiaba la función cardíaca, el equipo también se centró en la estructura interna de Plutón. Un impacto temprano en la historia de Plutón habría creado un déficit de masa, provocando que Sputnik Planitia migrara lentamente hacia el polo norte del planeta enano con el tiempo, mientras el planeta aún se estaba formando. Esto se debe a que, según las leyes de la física, la cuenca es menos masiva que su entorno, explican los investigadores en el estudio.

Sin embargo, el Sputnik Planitia se encuentra cerca del ecuador del planeta enano.

Investigaciones anteriores han sugerido que Plutón podría tener un océano subsuperficial y, de ser así, la corteza helada sobre el océano subsuperficial sería más delgada en la región de Sputnik Planitia, creando una densa protuberancia de agua líquida y provocando una migración masiva hacia el ecuador”, señala el estudio. dijeron los autores.

Pero el nuevo estudio ofrece una explicación diferente para la ubicación de esta característica.

“En nuestras simulaciones, todo el manto primordial de Plutón queda ahuecado por el impacto, y cuando el material del núcleo del impactador salpica el núcleo de Plutón, crea un exceso de masa local que puede explicar la migración hacia el ecuador sin un océano subterráneo, o como mucho sin un océano subsuperficial muy delgado”, dijo el coautor del estudio, el Dr. Martin Jutzi, científico senior en investigación espacial y ciencias planetarias del Instituto de Física de la Universidad de Berna.

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Kelsi Singer, científica principal del Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, y co-investigadora principal adjunta de la misión New Horizons de la NASA, que no participó en el estudio, dijo que los autores hicieron un trabajo extenso en la exploración de modelos y el desarrollo de sus hipótesis. . , aunque le hubiera gustado ver “una conexión más estrecha con la evidencia geológica”.

«Por ejemplo, los autores sugieren que la parte sur de Sputnik Planitia es muy profunda, pero gran parte de la evidencia geológica se ha interpretado en el sentido de que el sur es menos profundo que el norte», dijo Singer.

Los investigadores creen que la nueva teoría sobre el núcleo de Plutón podría arrojar más luz sobre la formación del misterioso planeta enano. Los orígenes de Plutón siguen siendo oscuros ya que existe en el borde del sistema solar y sólo ha sido estudiado de cerca por la misión New Horizons.

«Plutón es un vasto país de las maravillas con una geología única y fascinante, por lo que siempre son útiles hipótesis más creativas para explicar esta geología», dijo Singer. “Lo que ayudaría a distinguir entre las diferentes hipótesis es más información sobre el subsuelo de Plutón. Sólo podemos lograrlo enviando una nave espacial a la órbita de Plutón, potencialmente con un radar capaz de mirar a través del hielo.

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Vea cómo el 'cometa diablo' se acerca al Sol en una explosiva eyección de masa coronal (vídeo)

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Vea cómo el 'cometa diablo' se acerca al Sol en una explosiva eyección de masa coronal (vídeo)

El observatorio solar espacial STEREO-A de la NASA está monitoreando de cerca el «cometa del diablo» 12P/Pons-Brooks mientras se prepara para realizar su máxima aproximación al sol, conocida como perihelio, el 21 de abril.

En esta secuencia, el cometa pasa cerca de Júpiter desde la perspectiva del observatorio, justo cuando se lanza al espacio una eyección de masa coronal (CME), una gran expulsión de plasma y campo magnético del Sol.

Las CME se forman de la misma manera que las erupciones solares: son el resultado de la torsión y realineación del campo magnético del sol, conocido como reconexión magnética. Cuando estas líneas de campo magnético se “enredan”, producen fuertes campos magnéticos localizados que pueden atravesar la superficie del Sol y liberar CME.

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Una animación que muestra el cometa 12P/Pons-Brooks brillando intensamente cerca de Júpiter cuando una gran CME es liberada del Sol el 12 de abril de 2024. (Crédito de la imagen: NASA STEREO/Edición de Steve Spaleta)
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