Los astrónomos descubren un Quaser contiene extraordinarias grandes cantidades de hierro elemento utilizando el telescopio de rayos X XMM-Newton
Higo. 1: Artistas impresión del nuevo "modelo unificado" para los diferentes tipos de actividad quasar. De acuerdo con este modelo, para que una parte del agujero negro bien alimentado de la cuestión de streaming hacia el centro alcanza nunca en realidad el agujero negro, pero es soplado aparte en una salida en forma de cono bi-polar, impulsado por la fuerte presión de la radiación de la central de objeto. En el caso de APM 08279 + 5255 estamos buscando de paso por la corriente de gas que es "por rayos X" por la fuente de luz central. Gráfico: Instituto Max Planck de Astrofísica / Spruit
¿De dónde viene el hierro viene? Según los astrofísicos, hierro, al igual que todos los otros elementos pesados, se crea en el centro de las estrellas masivas y es expulsado hacia el espacio una vez que estas estrellas explotan como supernovas al final de sus vidas. El material a continuación, se mezcla con la materia interestelar y puede formar nuevas estrellas y sistemas planetarios. Nuestro sistema solar se formó después de varias generaciones de estrellas y, por tanto, contiene suficientes elementos pesados ??como el hierro, el oxígeno, etc. para formar planetas similares a la Tierra que puedan sostener la vida. Prof. Günther Hasinger y el Dr. Stefanie Komossa del Max-Planck de Física Extraterrestre en Alemania y el Dr. Norbert Schartel de la Agencia Espacial Europea en España hicieron un descubrimiento sorprendente: observaciones espectrales llevados a cabo con el XMM observatorio de rayos X -Newton demuestran que el joven APM 08279 + 5255 cuásar contiene una fracción de hierro tres veces más grande que nuestro sistema solar a pesar de que es mucho más antigua. Observamos el quásar en un momento cuando el universo tenía sólo alrededor de 1,5 mil millones de años; por el contrario, nuestro Sol se formó 9000 millones años después del Big Bang. Esto es significativo porque el centro de esta joven cuásar ya contiene una fracción más grande de hierro que nuestro sistema solar mucho mayor. O hay una manera hasta ahora desconocida mucho más eficiente de la producción de hierro, o, en el momento en que el quásar emite su luz, el universo era ya mayor de lo esperado (APJ Letras Vol. 573, L77, 10 de julio).
El quásar APM 08279 + 5255 es uno de los objetos más luminosos del universo. Su producción de energía es superior a la de nuestro sol por más de un cuatrillón. Esta es la única razón por la que todavía podemos detectar la radiación intensa de este quásar, a pesar de su enorme distancia. Luminosidad del quásar es impulsado principalmente por la materia gaseosa aspirado por un gigante agujero negro supermasivo en el centro del quásar. El material se convierte en super-calentado durante este proceso y emite rayos X antes de que desaparezca para siempre en el agujero negro. Parte de este asunto, sin embargo, no se traga sino forzado a salir por la presión de la radiación intensa del objeto central (figura 1). En el caso de APM 08279 + 5255, estamos buscando por la corriente de este material outflowing. Además de ser intrínsecamente luminoso, la luz del quasar se magnifica aún más por un así llamado lente gravitacional. Estas propiedades hacen que APM 08279 + 5255 un "laboratorio" excelente en el que el estudio de las condiciones físicas en el universo temprano y en las inmediaciones de los agujeros negros súper masivos.
Analizando la luz de rayos X del cuásar, detectado con el satélite europeo de rayos X XMM-Newton, Günther Hasinger, Stefanie Komossa y Norbert Schartel dio cuenta de que el material de streaming de distancia del centro de la cuásar contiene enormes cantidades de hierro. A partir de la "inmersión" en el espectro del quásar (figura 2) los científicos pudieron determinar la cantidad de hierro que se encuentra en la región central del quásar, y por lo tanto en el Universo temprano. Curiosamente, hierro parece ser el único elemento que muestra claramente en el espectro; otros elementos, como el oxígeno, son apenas detectables. La proporción estimada de hierro al oxígeno es de aproximadamente 3 a 5 veces mayor que en nuestro sistema solar. Todos los elementos pesados, que los planetas y los seres humanos también se componen de, se han creado dentro de las estrellas miles de millones de años atrás. Este es también el caso para el elemento hierro, el cual es creado principalmente por un tipo especial de supernova (tipo I): las supernovas son soles en el final de sus vidas que fallecen en explosiones gigantescas, soplan los elementos producidos en su interior a cabo en el espacio interestelar. Algunos fracción de este "polvo de estrellas" se utiliza para construir nuevas estrellas, otra fracción se aspira en última instancia, en los agujeros negros súper masivos en los centros de las galaxias. Dado que, sin embargo, las estrellas que pasan lejos como supernovas de tipo I tienen una vida útil más larga (unos mil millones de años), grandes cantidades de hierro en los inicios del universo son muy notables.
La abundancia de hierro es de tal importancia porque el hierro representa una especie de "reloj cósmico": todos los elementos pesados ??se produjeron después del Big Bang en el interior de las estrellas mediante los procedimientos descritos anteriormente. La creación de hierro tomó un tiempo considerable: al menos 1,5 millones de años para producir la abundancia de metales de nuestro sol. Por tanto, es muy sorprendente que un objeto tan joven como el APM 08279 + 5255 cuásar ya contenía una fracción más grande de hierro que nuestro sol, que es mucho más antigua. O hay una manera más eficiente de producir hierro - una especie de "fábrica de hierro" - o el universo, a un corrimiento al rojo de 4, ya está más viejo de lo esperado previamente.
¿Cuál es el significado del desplazamiento hacia el rojo "z"? La luz que los astrónomos reciben de los objetos distantes ha estado viajando por un tiempo extremadamente largo. Visualización de los objetos a grandes distancias es, por lo tanto equivalente a la visualización de ellos en el pasado lejano, cuando aún eran jóvenes. Así Telescopios asemejan "máquinas del tiempo". Acceso a distancias cada vez mayores en la astronomía permite una visión única de las fases tempranas del universo. Durante el tiempo que la luz tiene que viajar de una galaxia distante a la Tierra, todo el cosmos se está expandiendo, el estiramiento de la onda de luz. Esto aumenta la longitud de onda de la luz, lo que equivale a un "desplazamiento al rojo '(z), que es una medida de la distancia y, por tanto, la edad de una galaxia o un cuasar: cuanto mayor es el valor z de un objeto, mayor es su distancia, y el más pequeño de su edad. A la distancia de APM 08279 + 5255 (z = 3.91) el universo estaba en una edad de sólo 1/10 de su edad actual de 15 mil millones años, luz del quásar se originó en los primeros días del cosmos.
Las nuevas observaciones presentadas aquí pintan una imagen extrema del centro de la APM 08279 + 5255 quásar: debe haber habido toda una serie de supernovas en el centro del quásar para producir la gran cantidad de hierro observada. Además, con el fin de explicar la alta luminosidad de APM 08279 + 5255 y el enorme flujo de salida de la materia a partir de su centro de muchas masas solares de polvo de estrellas que ser tragado, y en parte soplado de nuevo, todos los años (figura 1).
Incluso una tasa muy alta de las supernovas de tipo I puede explicar sólo en parte las observaciones de grandes cantidades de hierro. Es también probable que se necesita más tiempo para producir el hierro, es decir, una edad más grande del universo en el desplazamiento al rojo de APM 08279 + 5255. De esta manera nos encontramos con evidencia independiente para la existencia de la recientemente descubierta "constante cosmológica", una especie de "energía oscura", que todavía empuja el universo aparte.
Las observaciones de APM 08279 + 5255 llevaron a cabo con el XMM-Newton de proporcionar nueva información sobre la nucleosíntesis y la evolución química del universo temprano, en los nuevos "modelos unificados 'para diferentes tipos de quasar-actividad, y en la medición de los parámetros cosmológicos como la constante cosmológica. En la actualidad, en estos altos desplazamientos al rojo que sólo podemos estudiar muy pocos objetos, particularmente luminosos, como el APM 08279 + 5255. En el futuro, sin embargo, los científicos esperan usar XEUS, el futuro gran observatorio de rayos X de la ESA, para analizar de forma rutinaria radiografías de muchos objetos distantes débiles, con el fin de responder a las preguntas que surgen de la presente descubrimiento.
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