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Horoscopo

Extraño agujero negro descubierto en la Vía Láctea con gran deformación en su disco de acreción

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Agujero negro con disco deformado. Crédito: John Paice

Un equipo internacional de astrofísicos de Sudáfrica, Reino Unido, Francia y Estados Unidos ha descubierto grandes variaciones en el brillo de la luz observada desde uno de los agujeros negros más cercanos a nuestra galaxia, a 9.600 años luz de la Tierra, que dicen es causado por una gran deformación en su disco de acreción.

Este objeto, MAXI J1820 + 070, entró en erupción como un nuevo transitorio de rayos X en marzo de 2018 y fue descubierto por un telescopio de rayos X japonés a bordo de la Estación Espacial Internacional. Estos transitorios, sistemas que presentan violentas explosiones, son estrellas binarias, compuestas por una estrella de baja masa, similar a nuestro Sol y de un objeto mucho más compacto, que puede ser un enano blanco, estrella neutrón, Dónde agujero negro. En este caso, MAXI J1820 + 070 contiene un agujero negro de al menos 8 veces la masa de nuestro Sol.

Los primeros resultados se han publicado ahora en la revista internacional altamente calificada, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, cuyo autor principal es el Dr. Jessymol Thomas, investigador postdoctoral en el Observatorio Astronómico de Sudáfrica (SAAO).

El descubrimiento presentado en el artículo se realizó a partir de una curva de luz extensa y detallada obtenida durante casi un año por aficionados dedicados de todo el mundo que forman parte de la AAVSO (Asociación Estadounidense de Observadores de Estrellas Variables). MAXI J1820 + 070 es uno de los tres transitorios de rayos X más brillantes jamás observados, una consecuencia tanto de su proximidad a la Tierra como del hecho de que está fuera del plano de oscurecimiento de nuestro vía Láctea Galaxia. Debido a que se mantuvo brillante durante muchos meses, hizo posible que muchos entusiastas lo siguieran.

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El profesor Phil Charles, investigador de la Universidad de Southampton y miembro del equipo de investigación, explicó que “la materia de la estrella normal es atraída por el objeto compacto en su disco de acreción de gas espiral circundante. Las explosiones masivas ocurren cuando el material del disco se vuelve caliente e inestable, se acumula en el agujero negro y libera grandes cantidades de energía antes de cruzar el horizonte de eventos. Este proceso es caótico y muy variable, y varía a lo largo de escalas de tiempo que van desde unos pocos milisegundos hasta varios meses. «

El equipo de investigación produjo una visualización del sistema, mostrando cómo una enorme salida de rayos X emana desde muy cerca del agujero negro, luego irradia la materia circundante, particularmente el disco de acreción, calentándolo a una temperatura de aproximadamente 10,000 K, que se considera la luz visual emitida. Por lo tanto, a medida que disminuye la explosión de rayos X, también lo hace la luz óptica.

Pero algo inesperado sucedió casi 3 meses después de que comenzara la explosión cuando la curva de luz óptica desencadenó una enorme modulación, muy similar a encender un atenuador hacia arriba y hacia abajo y casi duplicar el brillo hasta su punto máximo, durante un período de aproximadamente 17 horas. Aún así, no hubo cambios en la salida de los rayos X, que se mantuvo estable. Si bien en el pasado se habían visto pequeñas modulaciones visibles casi periódicas durante otras explosiones transitorias de rayos X, nunca antes se había visto nada a esta escala.

¿Qué estaba causando este comportamiento extraordinario? «Con el ángulo de visión del sistema como se muestra en la imagen, pudimos descartar con bastante rapidez la explicación habitual de que los rayos X iluminaban la cara interna de la estrella donante porque el brillo estaba ocurriendo en el momento equivocado», dijo. Profesor Charles. Tampoco podría deberse a la variación en la luz de la cual el flujo de transferencia de masa golpea el disco a medida que la modulación se mueve gradualmente con respecto a la órbita.

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Eso dejó solo una explicación posible, el enorme flujo de rayos X irradió el disco y provocó que se deforme, como se muestra en la imagen. La deformación proporciona un gran aumento en el área del disco que podría iluminarse, aumentando en gran medida la salida de luz visual cuando se ve en el momento adecuado. Tal comportamiento se había observado en binarios de rayos X con donantes más masivos, pero nunca en un agujero negro transitorio con un donante de baja masa como este. Abre una vía completamente nueva para el estudio de la estructura y propiedades de los discos de acreción deformados.

El profesor Charles continuó: “Este objeto tiene propiedades notables entre un grupo de objetos ya interesante que tiene mucho que enseñarnos sobre los puntos finales de la evolución estelar y la formación de objetos compactos. Ya conocemos unas pocas docenas de sistemas binarios de agujeros negros en nuestra galaxia, todos los cuales tienen masas entre 5 y 15 masas solares. Todos crecen a través de la acumulación de materia que hemos presenciado tan dramáticamente aquí. «

Iniciado hace unos 5 años, un importante programa científico en el Gran Telescopio de África Austral (SALT) para estudiar objetos transitorios ha realizado una serie de observaciones importantes de binarios compactos, incluidos sistemas de agujeros negros como MAXI J1820 + 070. Como investigador principal de este programa, el profesor Buckley, dice: “SALT es una herramienta perfecta para estudiar el comportamiento cambiante de estos binarios de rayos X durante sus explosiones, que puede monitorear regularmente durante períodos de semanas a meses. Y puede coordinarse con observaciones de otros telescopios, incluidos los basados ​​en el espacio.

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Referencia: «Las grandes modulaciones ópticas durante la explosión de 2018 del MAXI J1820 + 070 revelan la evolución del disco de acreción deformado por el cambio de estado de los rayos X» por Jessymol K Thomas, Philip A Charles, David AH Buckley, Marissa M Kotze, Jean-Pierre Lasota, Stephen B Potter, James F Steiner y John A Paice, 26 de octubre de 2021, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
DOI: 10.1093 / mnras / stab3033

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No te pierdas el cometa Leonard y los meteoritos Gemínidas

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¿Qué hay de nuevo en diciembre? Los momentos más destacados de la tarde, la oportunidad de atrapar un cometa y los meteoros Gemínidas anuales.

Del 6 al 10 de diciembre, mire hacia el oeste después de la puesta del sol para el Moon Tour Venus, Saturno, y Júpiter a su vez. La luna creciente se llena a medida que aparece más alto en el cielo cada noche durante la semana.

La Luna alterna entre Venus, Saturno y Júpiter cada noche después de la puesta del sol, del 6 al 10 de diciembre. Crédito: NASA / JPL-Caltech

No obstante, disfrute de la deslumbrante vista de Venus como la «estrella de la tarde» mientras dure. Nuestro planeta vecino cubierto de nubes se hundirá cada vez más cerca del horizonte durante el transcurso del mes, desapareciendo para la mayoría de nosotros para el Año Nuevo. Reaparecerá a finales de enero como un planeta matutino antes del amanecer y no volverá a aparecer en el cielo de la tarde hasta diciembre del próximo año.

El próximo mes de diciembre, un cometa recién descubierto se dirige hacia el interior del sistema solar y vale la pena intentarlo. Es conocido como el cometa Leonard y estará más cerca de la Tierra el 12 de diciembre, solo unas semanas antes de que alcance su distancia más cercana al Sol.

Mapa estelar del cometa Leonard 2021

Mapa del cielo que muestra la posición del cometa Leonard en el este aproximadamente 2 horas antes del amanecer, del 1 al 10 de diciembre. Es posible que se necesiten binoculares para observar el cometa. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Ahora, los cometas son muy difíciles de predecir en términos de brillo y visibilidad. Se espera que el cometa Leonard alcance un brillo máximo que probablemente requiera binoculares para detectarlo. Existe la posibilidad de que sea lo suficientemente brillante como para verlo a simple vista, pero de nuevo, con los cometas, nunca se sabe realmente.

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Durante las dos primeras semanas de diciembre, el cometa Leonard se encuentra en el este antes del amanecer, pasando entre Arcturus y Big Dipper Cove. Se acerca al horizonte justo cuando se acerca a la Tierra, lo que significa que probablemente será más brillante pero más difícil de observar. Luego se convierte en un objeto vespertino alrededor del 14 de diciembre, solo un poco después de la puesta del sol, ya que comienza su largo viaje hacia afuera desde el Sol nuevamente, disminuyendo gradualmente su brillo.

Finalmente, el Meteoritos gemínidas son un punto culminante del cielo de diciembre todos los años. La lluvia de meteoritos de este año alcanza su punto máximo en la noche del 13 y 14 de diciembre. Además del clima, la fase de la Luna suele ser el factor principal para determinar si una lluvia de meteoritos tendrá buena visibilidad en un año determinado. Este año, la Luna estará casi llena en un 80% en la parte superior de las Gemínidas, lo que no es ideal. Sin embargo, esta luna brillante se pondrá en algún lugar alrededor de las 2 a.m. sin importar dónde se encuentre, dejando unas horas para observar los meteoros antes del amanecer.

Geminid Meteora 2021 Sky Map

Mapa del cielo que muestra la región del cielo desde la que parecen irradiar los meteoros Gemínidas. El aguacero de este año se ve mejor después de la puesta de la luna en la mañana del 14 de diciembre. Crédito: NASA / JPL-Caltech

Los meteoritos parecen irradiar desde la constelación de Géminis, que encontrarás en lo alto del oeste. Ahora, mientras que la mayoría de las lluvias de meteoros anuales son causadas por el paso de la Tierra a través de senderos de partículas de escombros cometarios del tamaño de polvo, las Gemínidas son una de las pocas lluvias de meteoritos causadas por escombros de un asteroide que viaja a través de la órbita de la Tierra, en este caso, uno llamado Phaeton. .

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Recientemente, Nasa Los científicos han compartido hallazgos que sugieren que la diferencia entre un asteroide y un cometa puede ser menos clara de lo que pensábamos, ya que el sodio chispeante en Phaethon juega el mismo papel que la vaporización del hielo en los cometas.

Y ya sea que vislumbre el cometa Leonard o los meteoros del asteroide Phaethon, ambos son recordatorios de las profundas conexiones entre la Tierra y el resto del sistema solar que descubrimos porque miramos hacia afuera y exploramos.

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La NASA lanzará una demostración de láser que podría revolucionar la comunicación espacial

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La próxima demostración de relés de comunicaciones láser de la NASA podría revolucionar la forma en que la agencia se comunica con futuras misiones en todo el sistema solar.

Estos láseres podrían generar más videos y fotos de alta definición desde el espacio que nunca, según la agencia.

Se espera que la misión sea lanzada como una carga útil a bordo del Programa de Prueba Espacial Satélite 6 del Departamento de Defensa de EE. UU. El 5 de diciembre desde Cabo Cañaveral, Florida. La ventana de lanzamiento permanecerá abierta de 4:04 a.m. a 6:04 a.m. ET, y la agencia compartirá cobertura en vivo del lanzamiento en NASA TV y su sitio de Internet.

Desde 1958, la NASA ha utilizado ondas de radio para comunicarse con sus astronautas y misiones espaciales. Si bien se ha demostrado que las ondas de radio tienen éxito, las misiones espaciales se están volviendo más complejas y recopilan más datos que nunca.

Piense en los láseres infrarrojos como la versión de comunicaciones ópticas de Internet de alta velocidad, en contraposición a la frustrantemente lenta Internet de acceso telefónico. Las comunicaciones láser enviarán datos a la Tierra desde una órbita sincrónica con la rotación de la Tierra, 22,000 millas (35,406 kilómetros) sobre la superficie de la Tierra a 1.2 gigabits por segundo, esto es como descargar una película completa en menos de un minuto.

Mejorará las tasas de transmisión de datos de 10 a 100 veces mejor que las ondas de radio. Los láseres infrarrojos, que son invisibles a nuestros ojos, tienen longitudes de onda más cortas que las ondas de radio, por lo que pueden transmitir más datos a la vez.

Con el sistema de ondas de radio actual, se necesitarían nueve semanas para devolver un mapa completo de Marte, pero los láseres podrían hacerlo en nueve días.

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La demostración del relé de comunicación láser es el primer sistema de relé láser de extremo a extremo de la NASA que enviará y recibirá datos desde el espacio a dos estaciones terrestres ópticas en Table Mountain, California, y Haleakalā, Hawaii. Estas estaciones tienen telescopios capaces de recibir luz láser y traducirla en datos digitales. A diferencia de las antenas de radio, los receptores de comunicaciones láser pueden ser hasta 44 veces más pequeños. Debido a que el satélite puede enviar y recibir datos, es un verdadero sistema bidireccional.

La única perturbación de estos receptores láser en el suelo Son las perturbaciones atmosféricas, como las nubes y las turbulencias, las que pueden interferir con las señales láser que atraviesan nuestra atmósfera. Las ubicaciones remotas de los dos receptores se eligieron teniendo esto en cuenta, ya que ambos generalmente tienen condiciones climáticas despejadas a grandes altitudes.

Una vez que la misión llegue a la órbita, el equipo del centro de operaciones en Las Cruces, Nuevo México, activará la demostración del relé de comunicación láser y la preparará para enviar pruebas a las estaciones terrestres.

El telescopio más poderoso jamás construido está a punto de cambiar nuestra visión del universo

Se espera que la misión pase dos años realizando pruebas y experimentos antes de comenzar a respaldar misiones espaciales, incluida una terminal óptica que se instalará en la Estación Espacial Internacional en el futuro. Podrá enviar datos de experimentos científicos en la estación espacial al satélite, que los retransmitirá a la Tierra.

La demostración actúa como un satélite de retransmisión, eliminando la necesidad de futuras misiones de tener antenas con una línea de visión directa a la Tierra. El satélite podría ayudar a reducir los requisitos de tamaño, peso y energía de las comunicaciones en naves espaciales futuras, aunque esta misión es aproximadamente del tamaño de un colchón gigante.

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Esto significa que las misiones futuras podrían ser más baratas de lanzar y tener espacio para más instrumentos científicos.

Otras misiones actualmente en desarrollo que podrían probar las capacidades de comunicación láser incluyen el sistema de comunicaciones ópticas Orion Artemis II, que permitirá la transmisión de video de ultra alta definición entre la NASA y los astronautas de Artemis que se aventuran a la luna.

Y la misión Psyche, que se lanzará en 2022, llegará a su destino de asteroide en 2026. La misión estudiará un asteroide metálico a más de 150 millones de millas (241 millones de kilómetros) de distancia. y pruebe su láser de comunicación óptica de espacio profundo para enviar datos a la Tierra.

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Los físicos explotan las simetrías espaciales y temporales para controlar los materiales cuánticos

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Transporte cuántico en una cadena de resonadores que obedecen a simetrías de reflexión espacial e inversión temporal. Crédito: Vasil Saroka

Los físicos de Exeter y Trondheim han desarrollado una teoría que describe cómo se pueden explotar la reflexión espacial y las simetrías de inversión del tiempo, lo que permite un mejor control del transporte y las correlaciones dentro de los materiales cuánticos.


Dos físicos teóricos, de la Universidad de Exeter (Reino Unido) y la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (en Trondheim, Noruega), han construido una teoría cuántica que describe una cadena de resonadores cuánticos que satisfacen las simetrías de la reflexión espacial y la inversión del tiempo. Mostraron cómo las diferentes fases cuánticas de tales cadenas están asociadas con fenómenos notables, que pueden ser útiles en el diseño de futuros dispositivos cuánticos basados ​​en fuertes correlaciones.

Una distinción común en física es entre sistemas abiertos y cerrados. Los sistemas cerrados están aislados de cualquier entorno externo, por lo que se conserva la energía porque no hay ningún lugar al que escapar. Los sistemas abiertos están conectados con el mundo exterior y, a través de intercambios con el medio ambiente, están sujetos a ganancias y pérdidas de energía. Hay un tercer caso importante. Cuando la energía que entra y sale del sistema está finamente equilibrada, se produce una situación intermedia entre la apertura y el cierre. Este equilibrio puede ocurrir cuando el sistema obedece a una simetría combinada de espacio y tiempo, es decir, cuando (1) cambiar de izquierda a derecha y (2) invertir la flecha del tiempo dejan el sistema esencialmente sin cambios.

En su última investigación, Downing y Saroka discuten las fases de una cadena cuántica de resonadores que satisfacen la reflexión espacial y las simetrías de inversión del tiempo. Hay principalmente dos fases de interés, una fase trivial (acompañada de física intuitiva) y una fase no trivial (marcada por una física sorprendente). La frontera entre estas dos fases está marcada por un punto excepcional. Los investigadores encontraron las ubicaciones de estos puntos excepcionales para una cadena con un número arbitrario de resonadores, proporcionando información sobre la escala de los sistemas cuánticos que obedecen a estas simetrías. Es importante destacar que la fase no trivial permite efectos de transporte no convencionales y fuertes correlaciones cuánticas, que se pueden utilizar para controlar el comportamiento y la propagación de la luz a escalas de longitud nanoscópicas.

Este estudio teórico puede ser útil para la generación, manipulación y control de la luz en materiales cuánticos de baja dimensión, con miras a construir dispositivos basados ​​en la luz que exploten fotones, partículas de luz, como caballos de batalla hasta tamaños de aproximadamente una milmillonésima parte de un metro. .

Charles Downing, de la Universidad de Exeter, comentó: «Nuestro trabajo sobre la simetría de paridad-tiempo en sistemas cuánticos abiertos subraya aún más cómo la simetría sustenta nuestra comprensión del mundo físico y cómo podemos beneficiarnos de ella».

Vasil Saroka, de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología, agregó: «Esperamos que nuestro trabajo teórico sobre la simetría de paridad temporal pueda inspirar más investigaciones experimentales en esta apasionante área de la física».

«Puntos excepcionales en cadenas de oligómeros» se publica en Física de las comunicaciones.


Los físicos revelan un flujo no recíproco alrededor del mundo cuántico


Más información:
Charles Andrew Downing et al, Puntos excepcionales en cadenas de oligómeros, Física de las comunicaciones (2021). DOI: 10.1038 / s42005-021-00757-3

Proporcionado por la Universidad de Exeter

Cita: Physicists Exploit Space and Time Symmetry to Control Quantum Materials (2021, 3 de diciembre) recuperado el 3 de diciembre de 2021 de https://phys.org/news/2021-12-physicists-exploit-space-symmetries-quantum. Html

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