jueves, 29 de marzo de 2018

Galaxy Clusters (Segunda Parte) by Redes Sociales



Hubblesite Abell 2744


Los cúmulos de galaxias se conocían mucho antes que los observadores pudieran reconocer lo que estaban viendo en el cielo, simplemente agrupados con el resto de las borrosas nebulosas difusas. El primer grupo que se detectó fue catalogado por Charles Messier a finales del siglo XVIII, que enumeró un total récord de once nebulosas, todas ellas en la Constelación de Virgo.



Hubblesite / Abell-370


Esta concentración de objetos también fue comentada por William Herschel en 1.811, y ahora se identifica como el rico cúmulo de Virgo local. El grupo local simplemente se sientaen el borde de esta estructura. Los cúmulos de Coma y Perseo también fueron anotados a principios del siglo XX por Max Wolf, un astrónomo alemán que solo dio cuenta de que tales nebulosas eran galaxias realmente externas. A partir de aquí, muchos otros cúmulos comenzaron a ser mapeados por el astrónomo Harlow Shapley, quien descubrió el super-cúmulo que lleva su nombre.






Hasta la década de 1.950 los cúmulos no fueron catalogados sistemáticamente. Fritz Zwicky y George Abell fueron los primeros en hacerlo. El catálogo de Abell se usa en la actualidad, y todos los clusters ricos se denominan regularmente por su "número Abell"...


Hubblesite / Coma Cluster

Los conglomerados de estrellas se definieron por las propiedades ópticas de las galaxias que los constituían, y se identificaban a partir de las superdensidades de las galaxias en las placas fotográficas en el cielo. Todo este trabajo se realizó antes de la llegada de las computadoras astronómicas y los detectores CCD, por lo que toda la evaluación de los conglomerados se hizo a ojo. Se iban identificando y contando el número de galaxias dentro de un cierto radio alrededor del más brillante para determinar una sobredensidad y estimando la distancia del brillo de las galaxias dominantes en el cúmulo.



Hubblesite / Perseus Cluster


Aunque existían problemas, cerca del plano de las galaxias, la situación se ve enturbiada por la presencia de estrellas en primer plano y la necesidad de distinguir entre estrellas, galaxias por su extensión espacial. La decisión sobre qué galaxias son miembros del grupo también puede confundirse con proyecciones fortuitas de galaxias de campo a lo largo de la línea de visión hasta los grupos, que podrían incluirse por error comparte de un grupo.



Hubblesite


El catalogo de Abell se vuelve progresivamente menos confiable para estructuras de clusters más distantes. No solo es más difícil determinar si un objeto muestra una imagen extendida en sistemas más distantes, sino que la contaminación por galaxias no asociadas que intervienen a lo largo de la línea de visión es mayor. 



cas.sdss


Además, como hay un número mayor de galaxias débiles que brillantes en cualquier grupo, es más difícil detectar todos los posibles miembros del grupo cuanto más distante esté el grupo.



Hubblesite / Abell 1689


En décadas recientes, se determina la presencia de un cúmulo utilizando espectros o incluso el color de las galaxias individuales para que los astrónomos se aseguren de que estén físicamente asociadas. La detección automática de galaxias, la separación de estrellas/galaxias y el conteo permiten decisiones mucho más objetivas sobre qué constituye o no un clúster. Con un corrimiento al rojo más alto, los cúmulos se descubren y/o confirman no a partir de recuentos de galaxias individuales, sino que usan propiedades de conglomerados en otras bandas de ondas.



Hubblesite / Galaxy Cluster MACS J0647


Hoy en día se han ampliado el número de Clústers y qué tan lejos se pueden detectar. El Catalogo Abell contiene más de 2.700 conglomerados, hay suficientes para permitir comparaciones significativas de sus características ópticas, como la riqueza de conglomerados, los tipos de galaxias que contienen y la morfología de su distribución. Se pensó que la forma y el contenido de un clúster era el primer paso lógico para comprender cómo se formaban estas estructuras.



Hubblesite / Galaxy Cluster MACS J1206


Pues bien, el gas caliente de rayos X hace que la identificación de los cúmulos de galaxias distantes sea mucho más sencilla. En esta banda de onda ya no es necesario determinar las distancias o colores de las galaxias individuales para ver si forman o no una asociación física. La observación de un medio intraclúster es suficiente y una forma mucho mejor de ensamblar catálogos de clústers. No solo se evalúa más facilmente la distribución de gas en un conglomerado que la distribución de galaxias, sino que también se ven fácilmente los efectos de cualquier subestructura, y las observaciones más largas solo proporcionan una mejor precisión estadística. Ya no hay ningún problema de confusión entre la identificación de estrellas o galaxias, o la preocupación por incluir erroneamente galaxias anteriores o de fondo de recuento. El cúmulo más alejado así identificado es JKCS041, que se estima que se encuentra a unos diez mil millones de años luz de nosotros, y se ve hoy en día como apareció en solo un cuarto de la edad actual del Universo



APOD NASA - 28/10/2009  NASA CXC


El Universo se está expandiendo, empujando cada vez más a las galaxias. Esta expansión ocurre a escalas mucho más grandes que las que estamos considerando dentro de un grupo de galaxias. Las galaxias contenidas en un cúmulo o grupo están lo suficientemente cerca unas de otras como para que la fuerza gravitatoria que sienten entre ellas domine sobre la fuerza que está empujando al Universo a separarse. Los cúmulos actúan como bolsas de gravedad que producen movimientos locales en cúmulos que existen junto con la expansión del Universo, mientras el cúmulo en su conjunto se aleja de nosotros, las galaxias individuales dentro del cúmulo se mueven una alrededor de la otra.



Hubblesite - Abell 68


Cada una de las colecciones de galaxias en un cúmulo no es estacionaria, sino que se enjambra continuamente una sobre otra como una nube de abejas, como estrellas individuales dentro de una galaxia elíptica, pro a velocidades de hasta 1.000 km/sg. El movimiento y la órbita de cada galaxia individual con un grupo está dictada por el campo gravitacional general producido por el resto del grupo.


NASA


Las velocidades de las galaxias son cantidades observables, una vez que uno elimina la velocidad sistémica de todo el cúmulo debida a la expansión del Universo, entonces los movimientos locales residuales de las galaxias se pueden modelar como un conjunto de partículas. Al sumar todos estos movimientos separados, es posible calcular la fuerza del campo gravitatorio total al que responden las galaxias, y así reducir cuanta masa gravitante hay en el grupo.








Sin embargo, existe el problema de que la mayoría de las galaxias viajan demasiado rápido para permanecer unidas a la masa observada de galaxias. Un grupo no debe permanecer unido como una entidad viable, ya que las galaxias viajan tan rápido que se dispersarían rápidamente. La ocurrencia común de clusters, sin embargo, demuestra que son estructuras dinámicamente estables. Para mantenerlos unidos, es necesario que haya mucho más presente de masa gravitante de lo que podemos inferir simplemente recapitulando lo visible en las estrellas y las galaxias.



Hubblesite - Virgo Cluster


Por ejemplo, incluso un sistema relativamente pobre, como el cúmulo de Virgo, requiere una masa total de 100 billones (100 millones de millones) de masas solares, y un cúmulo rico como Coma requiere incluso más masa. La masa total debe  ser más de cien veces más de lo que podemos ver sumando la masa observable. La implicación es que la mayoría de la masa en el clúster se compone de algo que es típicamente al menos de 100 veces más oscuro que nuestro Sol. Esto es análogo a la forma en que las galaxias espirales también giran demasiado rápido para que las estrellas permanezcan unidas a menos que haya más masas allí que la que observamos en todas las estrellas y nubes de gas.



Hubblesite 


La discrepancia en los movimientos de las galaxias en un cúmulo fue la primera línea de evidencia para la presencia de materia oscura, o como se denominó en sus orígenes "materia faltante". El requerimiento de tal material faltante fue notado por primera vez en 1.933 por Fritz Zwicky después de sus observaciones de los movimientos de las galaxias en el cúmulo de Coma. La interferencia no fue bien aceptada en esa época. De hecho, es una conclusión importante, sobre todo porque no podemos observar la masa directamente, pero solo podemos inferirla a partir de mediciones de cantidades observables. Siempre hay suposiciones y física que entran en la interpretación. La idea de que hay grandes cantidades de materia oscura en cúmulos de galaxias ha tenido que ser confirmado por otros métodos.








Fuente: NASA/Hubblesite/ Carolin Crawford (Clusters of Galaxies)-YouTube


lunes, 26 de marzo de 2018

Conoce los Quasars


Chandra


Un Quasar es un objeto distante y altamente luminosos que parece una estrella. Se cree que se produce por el gas que cae en un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia. Irradian tanta energía por segundo como mil galaxias, desde una región que tiene un diámetro de alrededor de una millonésima que la de la galaxia anfitriona.



Chandra


Los quasars son intensas fuentes de rayos X y luz visible. Son el tipo más poderoso de fuente de rayos X hasta ahora descubierto. Algunos quasars son tan brillantes que se pueden ver a una distancia de 12 millones de años luz. Se sabe que el poder del quasar depende de la masa de su agujero negro supermasivo central, y de la velocidad a la que absorbe la materia. También se cree que casi todas las galaxias contienen agujeros negros supermasivos en sus centros. Los quasars representan casos extremos en los que grandes cantidades de gas se vierten en el agujero negro tan rápidamente que la producción de energía es mil veces mayor que la galaxia misma.



Chandra


Una galaxia con un agujero negro supermasivo algo menos activo se llama "Galaxia Activa" y su agujero negro se llama "Nucleo Galáctico Activo" (AGN). La Vía Láctea y nuestra vecina la Galaxia de Andromeda, son ejemplos de galaxias normales, donde el agujero negro supermasivo tiene muy poco gas para capturar.



Chandra


Los rayos X de los quasars y AGN se producen cuando la materia en caída se calienta a temperaturas de millones de grados mientras de arremolinan hacia el agujero negro supermasivo. Sin embargo, no toda la materia en el remolino gravitacional está condenada a caer en el agujero negro. En muchos quasars y AGNs, parte del gas de escapa como un viento caliente que es expulsado del disco a velocidades tan altas como una décima parte de la velocidad de la luz.



Chandra


Aún más dramáticos son los chorros de alta energía que muestran las radiografías y las observaciones de rayos X, lejos de algunos agujeros negros supermasivos. Estos jets se mueven casi a la velocidad de la luz,en haces estrechos que salen de la galaxia y viajan a cientos de miles de años luz.



Chandra


Los AGN tipo 1 y tipo 2 son los mismos objetos vistos desde un ángulo diferente. Se supone que el agujero negro central está rodeado por una gruesa nube de gas y polvo en forma de "Donut". La fuente aparece diferente, dependiendo de si se observa desde un lado a través del borde del Donut o rosquilla (tipo 2), o desde la parte superior a través del orificio (tipo 1).



Chandra


Esta es una teoría que explica muchas de las observaciones de galaxias activas, y ha ganado una amplia aceptación entre los astrónomos. ¿Podría existir una nube de gas por un período prolongado alrededor de un agujero negro gigante que está generando energía a un ritmo tan prodigioso?, pues bien, las observaciones del Chandra han demostrado que puede hacerlo...



Chandra


Se han descubierto varios candidatos de quasars tipo 2. Estos objetos son discretos en longitudes de onda ópticas, por lo que las observaciones de rayos X han llevado a la conclusión de que la población de agujeros negros gigantes en el Universo es mucho más alta que lo que indican las observaciones de los Telescopios ópticos.



Chandra


La galaxia que alimenta el quasar esta envuelta en tanto polvo que las estrellas están completamente ocultas en todas partes. El futuro telescopio James Webb revelará nuevos datos...



NASA


El Universo primitivo no tenía polvo hasta que la primera generación de estrellas comenzó a producir polvo mediante la fusión nuclear. A medida que las estrellas envejecían y se quemaban, llenaban el espacio interestelar con este polvo a medida que perdían sus atmósferas.



NASA


El quasar se remonta a una época temprana de la historia del Universo, menos de mil millones de años después del Big Bang, pero se sabía que contenía grandes cantidades de polvo. Lo que sorprendió a los astrónomos fue la cantidad de polvo que cubre las estrellas dentro de la galaxia, por lo que no se aprecia ninguna luz que de filtre desde el quasar.



Apod NASA - J. Bahacall (Princeton) M. Disney (Wales), NASA











NASA









Fuente: Chandra/NASA


viernes, 23 de marzo de 2018

Avión Orbital Soviético BOR, precursor del Buran



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El avión orbital soviético BOR fue la respuesta de la URSS al programa espacial estadounidense X-15. Los aviones se debían de someter a pruebas subsónicas y conseguir aterrizar en 1.967, los vuelos supersónicos e hipersónicos estaban programados para 1.968.



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El primer vuelo del Bor-1 tuvo lugar el 15 de julio de 1.969 en una trayectoria suborbital a una altura de 100 km. Al entrar en la atmósfera a una velocidad de 13.000 km/h se quemó, pero a una altura de 70 km se recibió una valiosa información sobre el descenso controlado. El lanzamiento del Bor-2 fue el 6 de diciembre de 1.969.



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En julio de 1.970 estaba completo, aunque se reveló una falta de sellado hermético en las costuras de las cubiertas inferiores por lo que entraba gas caliente en el cuerpo del Bor.



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Sin embargo, en abril de 1.971 se instaló un panel experimental de niobio en la superficie inferior, aunque hubo una serie de fracasos, incluyendo el sistema de entrada del sistema de paracaídas.



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Ya en mayo de 1.973, después del inicio a una altitud de 5 km, el carenado de la cabeza se desintegró, causando la separación del modelo involuntariamente del programa. El modelo realizó un vuelo no estabilizado y explotó en una caída de 39 km.



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En el modelo de noviembre de 1.974 se cambiaron los contornos del cuerpo en la parte de la cola y la disposición de los brazos con respecto al cuerpo. En la superficie inferior se instaló un panel de niobio. El modelo fue rescatado, pero debido al deterioro de la cúpula del paracaídas fue la principal causa de golpeos de residuos de combustible, por lo que el modelo se derrumbó.



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Ya para el Bor-4 era necesario establecer un modelo reutilizable fiable y con una sofisticada barrera térmica. Tenía azulejos cerámicos ligeros y flexibles del escudo térmico que cubría la superficie principal del vehículo, en definitiva, una particular protección contra el calor.









La primera parte del programa fue una etapa de pruebas en tierra, cuyo propósito era simular los factores del vuelo espacial y las condiciones de reingreso en la Tierra. La segunda fue a prueba de vuelo, que se llevaron a cabo en los aviones Il-18 y MIG-25. Se instalaron muestras en la superficie exterior en la zona de carga de alta velocidad y cargas acústicas del motor. Por ultimo, la tercera etapa se puso a prueba en el espacio, volando el modelo orbital Bor-4, para confirmar la eficacia de los elementos de protección térmica en condiciones de vuelo reales sobre una trayectoria cerca de la que tendría el Buran.




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El Bor-4 era un aparato experimental no tripulado, con una longitud de 3.85 metros, 2.8 m de envergadura, un peso inicial aproximado de 1.450 kg y de 795 kg después del regreso. Estaba equipado con un complejo equipo de medición y un sistema de control que utilizaba motores a reacción.



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El Bor-4 también tenía un sistema de telemetría para registrar toda la información a bordo. 



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Las alas del Bor-4 podían girar en su base en forma de V, y determinaban el ángulo de ataque en el que podía equilibrar la unidad al ingresar en las capas densas de la atmósfera.


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El primer lanzamiento del vehículo de prueba Bor-4, en la trayectoria suborbital en dirección al lago Balkhash, se hizo el 5 de diciembre de 1.980. En el primer Bor-4 se fijó el material de protección térmica, impregnado con resinas de fenol-formaldehído. El éxito de este vuelo confirmó la fiabilidad del aislamiento térmico y el nuevo modelo.



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Se eligió un diseño diferente para el diseño del escudo térmico para los soportes del ala. Se debió al hecho de que, debido a las limitaciones aerodinámicas del espesor del ala para su protección contra el calor, no había suficiente espesor máximo permisible comparativamente pequeño de las baldosas cerámicas de protección térmica. Por esta razón, la cavidad interna de la estructura metálica del ala se llenó con un material de fieltro poroso impregnado con una composición especial a base de agua. La evaporación del agua en caso de sobre-calentamiento de la estructura metálica debería garantizar un enfriamiento efectivo durante el calentamiento intensivo en el camino de retorno a la atmósfera.


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Durante los años 1.982-84 se realizaron 6 lanzamientos del Bor-4 en diferentes trayectorias. El aparato que fue puesto en la órbita de satélite a unos 225 km de altura recibió los nombres de los satélites de la serie Cosmos. Para evitar la observación de los servicios de inteligencia occidentales, cambiaron el lugar de aterrizaje al Mar Negro.



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Tras haber ejecutado su órbita, los primeros Bor entraban en la atmósfera con una maniobra lateral a una distancia de 600 km al sur de la trayectoria de vuelo orbital y a 550 km de la isla de Cocos en el Océano Indico, y allí eran recogidos por barcos de guerra de la Armada de la URSS.



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El 3 de junio de 1.982, el Cosmos-1374 (Bor-4), habiendo planeado en un plasma ardiente a una atura de 4 km lanzó el paracaídas y amerizó sobre las olas. El cono de faro de navegación en la parte posterior del dispositivo irradiada en el aire sobre su ubicación, con un desfase de 200 km. Con lo que todos los barcos de búsqueda se apresuraron a recuperar el Bor-4, incluso los australianos.



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Para evitar que otro país se apropiara del aparato, tenía un sistema de autodestrucción al que había que insertar un código antes de recogerlo, "era como una mina flotante".



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Los australianos lograron fotografiar desde el aire todo el proceso de recuperación de la nave, desde el proceso de atrapado hasta el levantamiento de la nave a la cubierta del barco Petropavlovsk.


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El segundo lanzamiento del Bor-4 (Cosmos 1445) también se llevó en la Isla de Cocos. Todos los barcos soviéticos de búsqueda se dispersaron en un radio de cientos de kilómetros para recuperar la nave y subirla abordo. Todo este trabajo se realizaba en secreto, los ojos de buey estaban tapados para que ningún marinero pudiera ver lo que estaba sucediendo. El "Chumikan" era el barco que se encontraba más cerca del lugar de aterrizaje, se bajo un bote con un ingeniero para que neutralizara el sistema de auto-destrucción, a pesar de la oposición de los barcos extranjeros que intentaban detectar y llevar a bordo el aparato soviético. Los barcos de guerra australianos se acercaron tanto que los marineros soviéticos podían ver con prismáticos por las noches las películas extranjeras que transmitían en pantallas desplegadas en las cubiertas de los barcos.



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La vigilancia era tan intensa que cualquier cosa era motivo de problemas diplomáticos, como el caso de un marinero ruso que estaba de guardia pelando patatas, pero en vez de recoger los residuos en un contenedor de residuos, los arrojó por la borda. No pensaba que nadie se había dado cuenta, para el era una molestia tener que atravesar todo el barco para poner los residuos en el contenedor. Pero la sorpresa fue cuando al Capitán del barco le llamaron la atención por verter residuos al mar. Se había filmado al marinero tirando los residuos al mar y habían informado a la base en Australia, que llamaron a los americanos y de ahí a Bruselas. Bélgica emitió una nota de prensa alegando que los rusos estaban contaminando los océanos, esta nota llegó a Moscú, y de ahí al Comandante de la misión que realizó una investigación. "Y todo esto en un día", nadie hubiera pensado que un cubo de basura arrojado por la borda por marineros podría tener tal resonancia política.



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Los análisis de las imágenes mostraban que en la parte de la proa del aparato había algunos elementos que podían ser identificadas como las ventanas de versiones tripuladas del aparato, y un revestimiento térmico como el modelo americano. Estas fotos captadas por los australianos se publicaron en la prensa extranjera, creando teorías conspirativas.


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Debemos recordar que estábamos en la época de la guerra fría, los aparatos Bor-4 que debían amerizar en el Mar Negro tenían que atravesar el espacio aéreo de sus enemigos, con las posibles repercusiones diplomáticas.



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En definitiva, se resolvió el problema de la protección de calor para el programa Buran. Todos los resultados e aplicaron para que el Buran realizara su primer vuelo con éxito el 15 de noviembre de 1.988.



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El programa del Bor-4 había terminado en octubre de 1.987, su último vuelo suborbital tuvo un camino diferente, un vuelo de ficción en la prensa occidental debido a las fotos de la Marina Australiana, y persistencia de la URSS en no reconocer la investigación de una nave espacial tripulada reutilizable.



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A principios de 1.989, después del éxito del vuelo del Buran, una revista científica americana publicó un artículo sobre el programa espacial soviético. Se hablaba de un avión espacial ejecutado a una escala más pequeña, que había sido fotografiado por la Fuerza Aérea Australiana, mientras volaba sobre un barco soviético que estaba en el Océano Indico. "La gente en la cubierta del barco sacó al modelo del agua después de hacer un vuelo de prueba. La nave espacial es probablemente 2-3 veces más grande que este modelo". Cuando se lanzó el Buran desde el cosmodromo de Baikonur, y rodeó dos veces la atmósfera, aterrizando sin tripulación, su primer vuelo de corta duración fue un brillante logro tecnológico de la URSS.


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Fuente: buran.ru