Cuanto más aprendemos sobre el universo, más nos damos cuenta de cuán tranquilizadoramente mundana es en realidad nuestra propia región del espacio. Tuvimos suerte. La Tierra reside en un lugar relativamente tranquilo y acogedor. Pero gran parte del cosmos está lleno de estrellas, planetas y galaxias con cualidades extremadamente extrañas y, a menudo, violentas.
Desde estrellas que arden tanto que hacen que el Sol parezca casi frío en comparación, hasta planetas con la densidad del algodón de azúcar, hasta galaxias tan antiguas que existían cuando el universo aún estaba en su infancia, estos son algunos de los objetos cósmicos más extraordinarios que se conocen. – incluso si no pueden ser poseedores de récords por mucho tiempo.
La galaxia más antigua y lejana: GLASS-z13
La galaxia más antigua y distante GLASS-z13 fue capturada por JWST tal como existía hace 13.500 millones de años.
Instituto Niels Bohr, Universidad de Copenhague T. Treu (UCLA) y GLASS-JWST. NASACSAESASTScI
El telescopio espacial James Webb (JWST) recientemente lanzado está destinado a desempeñar un papel clave en el futuro de la astronomía. Por lo tanto, es natural suponer que algunos de sus descubrimientos romperán los récords actuales.
Y efectivamente, en su primer mes de operaciones científicas, JWST ha superado las expectativas. Gracias al poderoso mosaico chapado en oro de 18 espejos hexagonales del telescopio espacial, puede mirar más lejos en el universo, y por lo tanto más atrás en el tiempo, que cualquier instrumento anterior. De hecho, es posible que JWST ya haya ayudado a desbancar a un anterior poseedor del récord de la galaxia más antigua y distante.
En el fondo profundo de una de las primeras imágenes de JWST había un punto rojo sin pretensiones. Pero según un análisis detallado, esta mancha inocua ha demostrado ser una de las galaxias más distantes y, por lo tanto, más antiguas jamás vistas.
JWST reveló GLASS-z13 tal como existía hace unos 13.500 millones de años, cuando el universo no tenía más de 350 millones de años. Eso hace que la galaxia sea aproximadamente 100 millones de años más antigua que la anterior galaxia más antigua detectada por los astrónomos, GN-z11.
«GLASS-z13 es una de las primeras fuentes luminosas que encontramos a una distancia mayor que la que se puede observar con el telescopio espacial Hubble», dijo Pascal Oesch, profesor asistente de la Universidad de Ginebra, quien formó parte del equipo que identificó GLASS- z13, cuenta Astronomía . Sin embargo, advierte: “Todavía no sabemos la distancia exacta”.
Pero, por supuesto, gracias a JWST, el estatus potencialmente superlativo de GLASS-z13 está vacilando.
“Ya se han publicado varios candidatos que estarían mucho más atrás en el tiempo que GLASS-13, si se confirman”, dice Oesch. “JWST se ha construido exactamente para este propósito, para llevar nuestro horizonte de observación a las primeras galaxias. Espero que se encuentren muchas más galaxias distantes en los próximos años”.
El objeto más caliente del espacio: Quasar 3C273
El cuásar 3C273 está tan caliente que está desafiando el límite superior de temperatura.
NASA/Hubble
En el centro de muchas galaxias jóvenes residen algunos de los objetos más brillantes del universo: los cuásares. Estos objetos extremadamente luminosos están alimentados por un agujero negro supermasivo de una galaxia, más específicamente por su disco de acreción. A medida que este disco de materia gira alrededor del agujero negro, la fricción entre el gas y el polvo emite un tremendo calor y luz. Los cuásares liberan tanta energía que a menudo brillan 100 veces más que todas las estrellas de su galaxia juntas.
El primer cuásar que se identificó de manera concluyente, el cuásar 3C 273, ubicado aproximadamente a 2.500 millones de años luz de la Tierra, sigue siendo uno de los cuásares más brillantes y calientes que se conocen. Un estudio de 2016 publicado en The Astrophysics Journal sugirió que las temperaturas en el corazón de este cuásar podrían superar los 18 billones de grados Fahrenheit (10 billones de Celsius).
Estas temperaturas, cientos de miles de veces más calientes que el Sol, son tan extremas que desafían nuestra comprensión teórica de cómo pueden calentarse los objetos cósmicos. Las teorías anteriores han sugerido que a temperaturas de unos pocos billones de grados, los electrones deberían ceder energía a los fotones, provocando un enfriamiento rápido.
El cuásar abrasador 3C273 parece sugerir que este mecanismo no siempre está en vigor, aunque exactamente por qué sigue siendo un misterio.
La región más fría del espacio: la nebulosa Boomerang
La Nebulosa Boomerang, tan fría que es más fría que el espacio intergaláctico vacío.
ESA
La radiación del Fondo Cósmico de Microondas (CMB) es un remanente ‘fósil’ de un evento poco después del Big Bang, y llena el universo casi por igual. Debido a lo ubicuo que es el CMB, el espacio rara vez cae por debajo de una temperatura de aproximadamente -455 F (-270,42 C o 2,725 Kelvin).
Rara vez, pero no nunca.
Ubicada a unos 5.000 años luz de la Tierra, se encuentra una nebulosa planetaria joven llamada Nebulosa Boomerang. En 1995, los astrónomos descubrieron que esta región del espacio tiene una temperatura de solo 1 K, que es casi -457 F (-272 C). Absolutamente cero, o 0 K, es la hipotética temperatura más fría posible, a la que cesaría toda actividad molecular y atómica.
La Nebulosa Boomerang (que en realidad tiene una forma un poco más parecida a una corbata de moño que a un boomerang) está compuesta de gas que es expulsado por una estrella moribunda en su corazón. Durante los últimos 1.500 años, la estrella ha estado perdiendo una milésima parte de una masa solar por año. Y se cree que los vientos, que alcanzan unas 310 000 mph (500 000 km/h), expulsando este gas, son la causa de las temperaturas frías récord de la nebulosa.
Agujero negro más masivo: Ton 618
Un cuásar distante con un agujero negro supermasivo en su corazón.
RAYOS X: NASA/CXC/UNIV DE MICHIGAN/RCREIS ET AL; ÓPTICO: NASA/STSCI
Se cree que acechan en el corazón de la mayoría de las galaxias grandes, los agujeros negros supermasivos tienen un tamaño monstruoso.
El agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, Sagitario A* (Sgr A*), tiene una masa considerable de aproximadamente 4,5 millones de veces la del Sol. Sin embargo, no se acerca a la masa del agujero negro Tonantzintla 618 (Ton 618).
Ubicado a unos 10.400 millones de años luz de la Tierra, Ton 618 es un quásar de radio fuerte alimentado por un agujero negro que se alimenta rápidamente con una masa de unas 66.000 millones de veces la del Sol. Y la velocidad a la que este agujero negro está consumiendo materia significa que todavía está creciendo.
Aunque Ton 618 actualmente se encuentra en la parte superior de la lista de los agujeros negros más masivos, podría perder su récord si los astrónomos alguna vez descubren un ejemplo de una población hipotética de agujeros negros llamada Stupendously LArge Black holeS (SLABS), que se teoriza que tienen masas superiores a los 100 mil millones de soles.
Período orbital más rápido: S4716
La órbita de S4716 alrededor de Sgr A*.
El diario astrofísico (2022). DOI: 10.3847/1538–4357/ac752f
Si bien el agujero negro de la Vía Láctea, Sgr A*, está muy por debajo del récord del «agujero negro más masivo», la región alrededor del motor central de nuestra galaxia alberga al menos un récord cósmico.
Las estrellas que orbitan Sgr A* se conocen como estrellas S y giran alrededor de nuestro agujero negro a velocidades increíbles debido a la enorme influencia gravitacional de Sgr A*.
Una estrella S recientemente descubierta, designada S4716, orbita Sgr A* a una distancia mínima de 9.300 millones de millas (15.000 millones de km). A solo 100 veces la distancia entre la Tierra y el Sol, esta órbita cerrada alrededor de un objeto supermasivo significa que S4716 alcanza velocidades superiores a 17,5 millones de mph (28 millones de km/h), o casi el 3 por ciento de la velocidad de la luz.
Como resultado, S4716 completa una órbita alrededor de SgrA* en solo 4 años, cuatro veces más rápido que una de las estrellas S más famosas, S2.
«S4716 tiene el período orbital más corto alrededor del agujero negro supermasivo entre las estrellas de movimiento rápido conocidas, las llamadas estrellas S», explica a Astronomy el astrofísico de la Universidad de Masaryk, Michal Zajaček, quien formó parte del equipo que descubrió la estrella. “S4716 tiene un período de solo 4 años, por lo que los efectos relativistas y las posibles perturbaciones dinámicas debidas a una masa extendida se pueden estudiar cuatro veces más rápido que en el caso de S2.
Zajaček agrega que los astrofísicos pueden aprender más sobre la formación de estrellas ubicadas en el corazón de las galaxias, y cómo estas estrellas pueden ser transportadas por diferentes mecanismos a proximidades tan cercanas al agujero negro supermasivo.
El investigador dice que el registro de la estrella es seguro, por ahora: «Actualmente, ninguna otra estrella está desafiando a S4716 en términos del período orbital, sin embargo, es muy probable que esa estrella sea detectada con los próximos telescopios de 30 metros que detectar estrellas más débiles”.
Estrella de rotación más rápida: PSR J1748−2446ad
Las estrellas de neutrones son las brasas densas que quedan después de algunas supernovas.
Astronomía : Roen Kelly
Si bien S4716 toma el récord de la estrella con el período orbital más rápido, la velocidad de este objeto cósmico giratorio deja a esa estrella S en el polvo.
PSR J1748−2446ad es una estrella muerta ubicada a unos 18 000 años luz de la Tierra. En su ecuador, la superficie de esta estrella de neutrones gira a unos 250 millones de km/h (157 millones de mph), ¡eso es casi el 24 por ciento de la velocidad de la luz!
Como todas las estrellas de neutrones, PSR J1748−2446ad se formó cuando una estrella masiva agotó su combustible nuclear y ya no pudo resistir el colapso gravitacional. Así como un patinador artístico retrae sus brazos durante un giro para aumentar su velocidad de rotación, el radio de reducción de una estrella que colapsa acelera su velocidad de rotación.
Cuando la estrella masiva muere, su núcleo se reduce del tamaño del Sol a un objeto del tamaño de una ciudad. Eso no solo crea una forma de materia rica en neutrones que es tan densa que una simple cucharada pesaría mil millones de toneladas, sino que deja algunas estrellas de neutrones, como PSR J1748-2446ad, girando a velocidades increíbles.
Los planetas más ligeros: las ‘súper bocanadas’ de Kepler-51
Los planetas ‘super-puff’ del sistema Kepler-51.
NASA, ESA y NRAO
Los super-puffs son mundos que pueden tener masas equivalentes o un poco mayores que la Tierra, pero tienen densidades increíblemente bajas debido al hecho de que sus atmósferas se hinchan, dándoles diámetros similares a los gigantes gaseosos como Júpiter.
Los súper soplos Kepler-51b, Kepler-51c y Kepler-51d son los planetas menos densos que hemos descubierto hasta ahora, equivalentes a bolas de algodón de azúcar del tamaño de Júpiter. Y este trío es aún más notable porque todos los super-puffs giran alrededor de la misma estrella: Kepler 51.
“El sistema Kepler-51 es el único sistema que alberga más de un exoplaneta llamado super-puff”, dice a Astronomy Jessica Roberts, investigadora de la Universidad Estatal de Pensilvania y el Centro de Exoplanetas y Mundos Habitables. «Los super-puffs, en general, son increíblemente raros para empezar, se conocen menos de 20, por lo que encontrar un sistema que aloje tres es extremadamente especial».
Roberts, quien llevó a cabo una investigación atmosférica sobre las super-soplos de Keplar, explica que estos planetas pueden ser tan esponjosos debido a la juventud del sistema Keplar-51 y al hecho de que la estrella en sí todavía está bastante activa. “Los planetas jóvenes tienden a tener interiores más calientes debido a su formación reciente; los interiores más calientes pueden inflar una atmósfera y hacer que el planeta parezca más grande”, dice Roberts. “Poco a poco, con el tiempo, los planetas Kepler-51 se contraerán a medida que sus interiores se enfríen”.
Los planetas también podrían encogerse debido al hecho de que su falta de densidad significa que no tienen suficiente influencia gravitatoria para aferrarse a su atmósfera. Como el planeta más cercano a su estrella, Kepler-51b corre un riesgo particular de que la fuerte radiación estelar destruya su atmósfera.
«Es posible que Kepler-51b se contraiga y pierda suficiente masa para parecerse a otros sub-Neptunos en unos pocos miles de millones de años», dice Roberts. «Esta puede ser la razón por la que otros sistemas solo tienen un súper soplo: los planetas más cercanos podrían perder sus atmósferas al principio de su vida».
Los récords están hechos para romperse
Si la publicación anual de Guinness World Records demuestra algo, es que los récords son tan fascinantes porque están destinados a romperse.
JWST ya ha demostrado que algunos registros, en particular los relacionados con la distancia, están en grave peligro. La tecnología de telescopios, en general, está mejorando rápidamente, y muchos registros cósmicos ahora parecen inestables.
“JWST ya ha demostrado lo poderoso que puede ser. Sin embargo, todavía estamos aprendiendo cómo funcionan los instrumentos y cómo calibrarlos”, dice Oesch. “La gran cantidad de candidatas a galaxias luminosas tan temprano en el universo fue definitivamente una sorpresa. ¡Son tiempos muy emocionantes!”.
Y, cuando se trata de detectar las estrellas que se mueven rápidamente alrededor de Sgr A*, Zajaček está esperando ansiosamente otro conjunto de instrumentos para comenzar las observaciones a finales de esta década.
“Un verdadero cambio de juego en este sentido será el Extremely Large Telescope [actualmente en construcción en Chile] con su espejo primario de 39 metros, que detectará muchas estrellas más débiles que las estrellas S monitoreadas actualmente”, explica Zajaček. «Sin duda, algunos de ellos orbitarán Sgr A* a distancias comparables a S4716, o con suerte incluso más cerca».
Las mejoras recientes de los métodos de detección de exoplanetas significan que los registros de exoplanetas también son particularmente vulnerables al desplazamiento.
“Desde la perspectiva de los exoplanetas, continuamos encontrando mundos nuevos y muy extraños, planetas rebeldes, planetas en órbitas similares a cometas, súper soplos e incluso Júpiter calientes, planetas que nunca hubiéramos imaginado que existieran incluso hace unas pocas décadas. dice Roberts. “A medida que la tecnología y nuestras técnicas mejoren, creo que esta tendencia continuará.
Después de todo, según Roberts: «El universo parece ser bastante bueno para formar cosas extrañas y extremas».
