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Número de entradas: 114

18
Diciembre 2017

El instrumento CARMENES descubre su primer exoplaneta


Científicos del CSIC han coliderado el hallazgo de HD 147379 b, con una masa algo superior a Neptuno, que orbita una estrella muy próxima
HD 147379 b
CARMENES - Reiners et al. (2017)
Científicos del CSIC han coliderado el hallazgo de HD 147379 b, con una masa ligeramente superior a Neptuno, que orbita una estrella muy próxima

A pesar de situarse en la denominada zona habitable, carece de superficie y no se espera que exista agua en forma líquida

El proyecto CARMENES, impulsado por un consorcio de 11 instituciones alemanas y españolas y coliderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), ha descubierto su primer planeta fuera del Sistema Solar desde el telescopio de 3,5 metros del Observatorio de Calar Alto en Almería, dependiente del CSIC y la Sociedad Max Planck. Los detalles del hallazgo aparecen publicados en la revista Astronomy & Astrophysics Letters.

El instrumento ha observado una estrella enana muy próxima y la mitad de masiva que el Sol, en torno a la cual orbita un planeta bautizado como HD 147379 b, ligeramente más masivo que Neptuno. Este exoplaneta completa su órbita cada 86 días a una distancia que es solo una tercera parte de la que separa la Tierra del Sol. El planeta se encuentra dentro de la denominada zona de habitabilidad, que es la región en torno a una estrella donde las condiciones permiten la existencia de agua líquida. 

“Es improbable que la vida pueda haberse desarrollado en este planeta porque probablemente carece de superficie sólida”, explica Ignasi Ribas, investigador del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio. Y agrega: “El exoplaneta, similar a Neptuno, que orbita en la zona habitable de una estrella muy próxima, no es de los más espectaculares, pero es el primero. Tenemos por delante un futuro de observaciones que, sin duda, darán sus frutos”.

Un instrumento único
El descubrimiento confirma la eficiencia de CARMENES como instrumento diseñado para buscar planetas de tipo terrestre en la zona de habitabilidad. "Los falsos positivos son habituales en la búsqueda de planetas extrasolares, y aquí emerge una de las fortalezas de CARMENES: al observar en el visible y en el infrarrojo podremos confirmar los hallazgos sin necesidad de otras comprobaciones. Ningún otro instrumento puede hacer esto", señala Pedro J. Amado, investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía y co-investigador principal de CARMENES.

El instrumento ha sido desarrollado por un consorcio de 11 instituciones españolas y alemanas. En España participan en el proyecto, que se prolongará al menos hasta el año 2020, el Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC), que colidera el proyecto y ha desarrollado el canal infrarrojo, el Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC), la Universidad Complutense de Madrid, el Instituto de Astrofísica de Canarias y el Centro de Astrobiología (CSIC-INTA). Ha obtenido financiación de la Sociedad Max-Planck, el CSIC, el Ministerio de Economía y Competitividad y la Junta de Andalucía, entre otros organismos. 

A. Reiners et al. The CARMENES search for exoplanets around M dwarfs. HD147379 b: A nearby Neptune in an early-M dwarf’s temperate zone. Astronomy & Astrophysics Letters. DOI: 10.1051/0004-6361/201732165

 
01
Diciembre 2017

Fifty years of pulsar astrophysics


Fifty years of pulsar astrophysics: an invited report, a new image and a video, produced for Nature Astronomy
The census of pulsars after 50 years of searching the radio to gamma-ray sky.
S. Serrano Elorduy (CSIC-IEEC) / N. Rea (CSIC-IEEC) / ATNF Pulsar Catalogue / HI4PI Collaboration / Nature Astronomy
In November 1967, after about two years mounting thousands of antennas, and connecting about a hundred miles of wires and cables over about four acres, the Cambridge PhD student Jocelyn Bell, noticed a strange signal in the data of her recently mounted telescope at the Mullard Radio Astronomy Observatory. Scanning a large part of the sky taking advantage of the Earth rotation, this new radio telescope soon produced a huge amount of data that Jocelyn Bell was promptly analyzing by hand, to study radio scintillation from many different astronomical sources.  However, very soon she came across a “scruff” signal, that she recognized as repeating every 1.33 seconds. These fast repetitions could not come from anything she was used to observe.
 
After a hectic time during Christmas holidays investigating over the nature of this “scruff” signal, carefully excluding any kind of man-made interference in the data, or the more exotic possibility of a “Little Green Man” trying to communicate with humans, Jocelyn Bell (now Professor) and her PhD supervisor Prof. Antony Hewish, recognized in this fast and periodic signal the possibility of it being produced by a compact star, dense and rapidly rotating star.
 
In fact, in the early  ‘30s, soon after the discovery of neutrons, many scientists predicted the existence of very compact and dense stars, made in large fraction by neutrons (spanning about 20km and as dense as atomic nuclei). These neutron stars were indeed predicted to be fast rotating, highly magnetic, and produced as left-overs of the death-end explosion of massive stars. In February 1968, the first pulsar discovery was published in the Nature magazine by Mrs. Bell, Prof. Hewish and collaborators.
 
Fifty years after this revolutionary discovery, Nature Astronomy publish a complete Issue celebrating the 50 years of pulsars, comprising several invited reports on different topics concerning pulsars. Nanda Rea from the Institute of the Space Sciences (IEEC-CSIC) has written a report for this issue, and Santiago Serrano Elorduy (IEEC-CSIC) has produced a new image and a video for Nature Astronomy showing the about 2500 pulsars discovered to date, as a function of time.
15
Noviembre 2017

Prof.S.D. Odintsov is 2017 Thomson-Reuters highly cited researcher (fourth year in a row)


https://clarivate.com/hcr/2017-researchers-list/#
Prof. S.D. Odintsov is 2017 Thomson-Reuters highly cited researcher (fourth year in a row) https://clarivate.com/hcr/2017-researchers-list/#
18
Octubre 2017

Una nueva ventana al conocimiento del universo


A new window to the knowledge of the Universe
Contrapartida óptica de ondas gravitacionales
DES Collaboration 2017
El 17 de agosto, la colaboración LIGO/VIRGO captó de forma simultánea mediante tres detectores separados por miles de kilómetros sobre la Tierra una fuerte señal de ondas gravitacionales cuyo origen fue la colisión de dos estrellas de neutrones. Nunca antes se había detectado una señal igual. Prácticamente al mismo tiempo, el Fermi Gamma-ray Space Telescope de la NASA,  observó una explosión de rayos gamma en la misma región del cielo.  Horas después, otro equipo científico alertado por las detecciones iniciales, usó la cámara de DES (Dark Energy Survey) para obtener las primeras imágenes ópticas de una gran explosión cósmica (kilonova) proveniente de la misma fuente, la galaxia NGC 4993, situada a 130 millones de años luz de la Tierra. 
 
Investigadores del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC) participan en las colaboraciones DES y Fermi que han hecho posible estos descubrimientos. Decenas de observatorios y miles de astrofísicos se han coordinado para recolectar datos de este evento.  La variedad y calidad de los datos que se han recogido sobre esta explosión cósmica y las perspectivas futuras, han generado un gran optimismo sobre esta nueva ventana observacional.
 
Los datos confirman los modelos sobre el origen de elementos pesados, como el oro, el platino o el uranio, presentes en la Tierra y en otros sistemas.
Todos estos datos permiten, entre otras cosas, medir el ritmo de expansión del universo o entender nuevos detalles sobre la evolución estelar y galáctica.
 
Por primera vez, los grupos del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC) que trabajan en áreas tan diversas como la detección de ondas gravitaciones, física fundamental, radioastronomía, astronomía milimétrica, cosmología, física estelar, astrofísica de altas energías y de rayos X, formación de galaxias o búsqueda de planetas tienen un objeto común que investigar.
 
16
Octubre 2017

Científicos detectan la contrapartida óptica de las últimas ondas gravitacionales de LIGO/Virgo


Scientists spot explosive counterpart of LIGO/Virgo’s latest gravitational waves
Contrapartida óptica de ondas gravitacionales
DES Collaboration 2017
Un equipo científico, usando la cámara de DES, ha capturado imágenes del resultado de la colisión de dos estrellas de neutrones, la fuente de la más reciente detección de ondas gravitacionales hecha por LIGO/Virgo. Investigadores del Centro de Investigaciones Energéticas, MedioAmbientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Institut de Ciències de l'Espai (IEEC-CSIC), el Institut de Física d'Altes Energies (IFAE) y el Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC) participan en el resultado.
 
Barcelona/Madrid, 16 de octubre de 2017
 
Un equipo de científicos, utilizando la Dark Energy Camera (DECam), la herramienta principal de observación del Dark Energy Survey (DES), ha registrado una de las primeras imágenes ópticas de la colisión de dos estrellas de neutrones, descubierta por las colaboraciones LIGO y Virgo mediante la observación de ondas gravitacionales. Es la primera vez que se detecta una colisión bien confirmada entre dos estrellas de neutrones y es también la primera vez que se detecta una fuente cósmica simultáneamente en ondas gravitacionales y electromagnéticas.
Los científicos de DES unieron fuerzas con un equipo de astrónomos con sede en el Centro Smithsoniano de Astrofísica (CfA) de Harvard, y juntos han trabajado utilizando varios observatorios de todo el mundo, para confirmar sus datos originales. Las imágenes tomadas con DECam capturaron el destello de una kilonova -una explosión similar a una supernova, pero en menor escala- que ocurre cuando dos estrellas colapsadas (llamadas estrellas de neutrones) chocan entre sí, creando elementos radiactivos pesados.
 
Esta fusión, particularmente violenta, que ocurrió hace 130 millones de años en una galaxia cercana a la nuestra (NGC 4993), es la fuente de las ondas gravitacionales detectadas por las colaboraciones Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) y Virgo el 17 de agosto. Esta es la quinta fuente de ondas gravitacionales que se detecta. La primera se descubrió en septiembre de 2015, por lo cual los tres miembros fundadores de la colaboración LIGO fueron galardonados con el Premio Nobel de Física hace dos semanas.
 
Este último evento supone la primera detección de ondas gravitacionales causadas por la colisión de dos estrellas de neutrones y, en consecuencia, la primera que tiene una fuente visible. Las detecciones previas se debían a la colisión de dos agujeros negros, que no pueden ser observados con telescopios. Esta colisión de estrellas de neutrones se produjo relativamente cerca de la Tierra, por lo que en el plazo de unas pocas horas tras recibir la noticia de LIGO/Virgo, los científicos fueron capaces de apuntar sus telescopios en la dirección del evento y conseguir una imagen clara de la luz emitida en la colisión.
 
Uno de los más importantes registros de esta kilonova se obtuvo con DECam, el instrumento principal del proyecto DES. Este es uno de los dispositivos de toma de imágenes digitales más potentes que existen. Se construyó y probó en Fermilab, y está montada en el telescopio Blanco, de 4 metros, perteneciente a la National Science Foundation, y situado en el observatorio de Cerro Tololo, en Chile. Las imágenes de DES se procesan en el National Center for Supercomputing Applications de la Universidad de Illinois, en Urbana-Champaign. La colaboración DES cuenta con una importante participación de científicos e ingenieros españoles, que tienen responsabilidades en todos los aspectos, desde la ciencia al mantenimiento de los instrumentos de medida.
 
Los científicos de LIGO/Virgo trabajan con docenas de colaboraciones astronómicas de todo el mundo, entre las cuales se cuenta DES, y que tienen el papel de proporcionar imágenes de las zonas del cielo donde se originan las ondas gravitacionales detectadas. El equipo de DES y CfA se ha estado preparando para un evento como este durante más de dos años, forjando conexiones con otras colaboraciones astronómicas y poniendo en marcha un protocolo para movilizarse rápido cada vez que se detecta una nueva fuente. De esta forma, a las pocas horas de recibir la información acerca de la localización en el cielo, el equipo había reservado tiempo en varios observatorios, incluyendo el telescopio espacial Hubble de la NASA y el observatorio espacial de rayos-X  Chandra. El resultado es un conjunto de datos muy rico que cubre toda el espectro electromagnético, desde las ondas de radio hasta los rayos X.
 
Para añadir aún más emoción a la observación, esta última detección de ondas gravitacionales se correlaciona con una explosión de rayos gamma detectada por el telescopio espacial Fermi de la NASA y más tarde en rayos X por el telescopio Integral de la ESA. La combinación de todas estas detecciones es como ver un rayo y escuchar el trueno correspondiente por primera vez, y abre un mundo de nuevos descubrimientos científicos.
 
Este evento también proporciona una manera única y completamente nueva de medir el ritmo de expansión del universo, la constante de Hubble. Igual que los astrofísicos utilizan supernovas como candelas estándar (objetos con un brillo intrínseco conocido) para medir la expansión cósmica, las kilonovas se pueden utilizar como sirenas estándar (objetos cuya intensidad en ondas gravitacionales es conocida). Los científicos de LIGO/Virgo pueden utilizar este hecho para medir la distancia a dichos eventos, mientras que del seguimiento en óptico con DES y otros telescopios se obtiene el desplazamiento al rojo o la velocidad de recesión. La combinación de ambas medidas permite a los científicos determinar el ritmo de expansión actual. Este nuevo tipo de medida es complementaria a otras que hace DES en su misión de avanzar en la comprensión de la energía oscura, la misteriosa sustancia responsable de la aceleración actual en la expansión del universo.
 
Según Juan García-Bellido, uno de los responsables del análisis de la kilonova en DES, “el grupo de ondas gravitacionales del cartografiado DES lleva trabajando desde hace al menos dos años para el seguimiento óptico de un evento como este. Horas después de la colisión de las dos estrellas de neutrones, DECam descubrió de forma independiente la fuente en el visible e infrarrojo cercano en la galaxia NGC4993, de la que conocemos muy bien su posición en el cielo y su desplazamiento al rojo, lo que ha permitido, entre otras cosas, determinar el ritmo de expansión del universo. Es emocionante ver en directo cómo se coordinan 70 experimentos distintos para poder hacer una medida precisa de uno de los eventos más violentos del universo, una kilonova o short gamma-ray burst.”
 
DES comenzó recientemente el quinto y último año de su misión para cartografiar un área muy amplia del cielo austral con un detalle sin precedentes. Los científicos de DES utilizarán estos datos para aprender más sobre el efecto de la energía oscura a lo largo de los últimos ocho mil millones de años de historia del universo, y en este proceso medirán 300 millones de galaxias, 100.000 cúmulos de galaxias y 3000 supernovas.
 
El grupo DES-Spain, formado por CIEMAT, IEEC/CSIC, IFAE y UAM/IFT, ha contribuido a construir DECam, la cámara con la que se han hecho estas observaciones. En particular diseñó, construyó y validó  la electrónica, y ha puesto en marcha el sistema de guiado, entre otras contribuciones. También ha dado soporte al programa de seguimiento óptico de las ondas gravitacionales, participa en el análisis científico y en las publicaciones asociadas a este descubrimiento y es uno de los socios fundadores de la colaboración DES, con financiación del MINECO, IEEC, CSIC y Generalitat de Cataluña.
El Dark Energy Survey es una colaboración de más de 400 científicos de 26 instituciones en siete países. Los fondos para los proyectos de DES han sido proporcionados por el U.S. Department of Energy Office of Science, U.S. National Science Foundation, Ministry of Economy, Industry and Competitiveness of Spain, Science and Technology Facilities Council of the United Kingdom, Higher Education Funding Council for England, ETH Zurich for Switzerland, National Center for Supercomputing Applications at the University of Illinois at Urbana-Champaign, Kavli Institute of Cosmological Physics at the University of Chicago, Center for Cosmology and AstroParticle Physics at Ohio State University, Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy at Texas A&M University, Financiadora de Estudos e Projetos, Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico and Ministério da Ciência e Tecnologia, Deutsche Forschungsgemeinschaft, y las instituciones colaboradoras, cuya lista se encuentra en  www.darkenergysurvey.org/collaboration. 
 
Personas de contacto:                         
ICE (IEEC-CSIC)   
Dr. Enrique Gaztañaga, Profesor de Investigación del  CSIC, gazta@ice.csic.es
IFAE   
Dr. Ramon Miquel, Director del IFAE y Profesor de Investigación ICREA, ramon.miquel@ifae.es
CIEMAT
Dr. Eusebio Sánchez, Investigador Científico del  CIEMAT, eusebio.sanchez@ciemat.es
IFT-UAM/CSIC
Dr. Juan García-Bellido, Profesor de la UAM y miembro del IFT, juan.garciabellido@uam.es
03
Octubre 2017

A paper signed by A. Serenelli is considered a highlight paper for 2017 by Astronomy & Astrophysics


A paper signed by A. Serenelli is considered a highlight paper for 2017 by Astronomy & Astrophysics
The paper titled "The brightness of the red giant branch tip. Theoretical framework, a set of reference models, and predicted observables" signed by A. Serenelli and four other authors, published by Astronomy & Astrophysics (A&A 606, A33), it is considered a Highlighted paper for 2017 by the publication.
27
Septiembre 2017

Josep Maria Trigo miembro de la Selección Española de Ciencia 2017


Josep Maria Trigo ha sido seleccionado como miembro de la Selección Española de Ciencia 2017 por la revista QUO
La revista de divulgación QUO, con la colaboración del CSIC y la secretaría de Estado de Innovación a seleccionado a nueve investigadores españoles como miembros de la Selección Española de Ciencia para 2017. Esta selección científica está formada por: Lluís Torner, Concha Monje, Ramón López de Mántaras, María Carmen Collado, Javier Tamayo, Antonio Figueras, Alejandro Ocampo y los astrofísicos Guillem Anglada-Escudé y Josep Maria Trigo, miembro este último del Instituto de Ciencias del Espacio. La entrega de los galardones se realizará a principios de octubre en la sede central del CSIC en Madrid.
27
Septiembre 2017

Exploración del Universo a las más Altas Energías – el Cherenkov Telescope Array (CTA) Publica su Nuevo Libro de Ciencia


Libro de Ciencia de CTA
Science with the Cherenkov Telescope Array Cover
www.cta-observatory.org
La última versión del caso científico del Cherenkov Telescope Array (CTA), Science with the Cherenkov Telescope Array, se publicó ayer a través de la biblioteca del servidor web del CTA (www.cta-observatory.org/science/library/) y arXiv (1709.07997) y se publicará en una edición especial de la International Journal of Modern Physics D en las próximas semanas. El trabajo incluye más de 200 páginas que introducen y desarrollan los principales casos científicos del CTA y  posicionan al CTA en el contexto del resto de grandes observatorios presentes y futuros.
 
"La publicación de este documento, donde se detalla la amplitud y riqueza de la ciencia que se desarrollará con el observatorio durante la próxima década, representa un hito importante para CTA.", señala uno de los editores de este trabajo, del Instituto de Ciencias del Espacio (IEEC-CSIC), Diego Torres "El documento no habría sido posible sin el trabajo de cientos de miembros del Consorcio durante los últimos años".
 
CTA será el principal observatorio astronómico de rayos gamma de muy alta energía durante las próximas décadas. El potencial científico del CTA es extremadamente amplio y abarca desde la comprensión del papel de las partículas cósmicas relativistas hasta la búsqueda de la materia oscura. CTA explorará el universo extremo, estudiará desde el entorno más cercano de agujeros negros hasta las regiones de baja densidad del universo a gran escala. Con una capacidad sin precedentes para observar un enorme rango de energía de fotones desde 20 gigaelectronvoltios (GeV) hasta 300 teraelectronvoltios (TeV), el CTA mejorará en todos los aspectos las capacidades de cualquiera de los instrumentos actuales. Su enorme campo de visión y sensibilidad le permitirán trabajar cientos de veces más rápido que los observatorios de rayos gamma en energías de TeV anteriores.
 
"Los principales proyectos científicos descritos en el documento - sondeos y observaciones profundas de objetos clave - proporcionarán conjuntos de datos de gran valor para generaciones de astrofísicos y supondrán una ayuda muy importante para la planificación de observaciones del CTA por parte de usuarios particulares", comenta Werner Hofmann, portavoz de CTA.
 
[Text Box: Arriba: Mapa del cielo simulado tal y como lo vería CTA a través del su programa de sondeo del plano Galáctico. (Descargar imagen)] Algunos de los descubrimientos previstos más prometedores del CTA son el estudio de nuestra propia Galaxia (la Vía Láctea), que se espera que proporcione datos de un número considerablemente superior de fuentes galácticas que las conocidas hasta la fecha para mejorar los estudios actuales de poblaciones y así avanzar en nuestro entendimiento del origen de los rayos cósmicos (Capítulo 6); la investigadora Ramon y Cajal del Instituto de Ciencias del Espacio, Emma de Oña Wilhelmi, uno de los principales autores del capítulo que describe la búsqueda de aceleradores de rayos cósmicos explica: “con CTA podremos estudiar nuestra Galaxia con una sensibilidad 10 veces mejor que con los instrumentos actuales, lo cual permitirá estudiar también el fondo Galactico rayos cósmicos y descubrir su origen ¡después de 100 años!”;   la búsqueda de la materia oscura, difícil de vislumbrar con la instrumentación actual (Capítulo 4); la detección y estudio de fenómenos astronómicos explosivos y cataclísmicos como los que  producen las explosiones de rayos gamma o las ondas gravitatorias (Capítulo 9).

"Para mí, el aspecto más emocionante del CTA es el potencial que tiene en cuanto a descubrimientos verdaderamente inesperados", apunta el Científico del proyecto, Prof. Jim Hinton. "CTA estudiará a escalas temporales más cortas en astronomía de rayos gamma de muy alta energía, energías más altas y objetos más lejanos. Llevar las fronteras de la astronomía más allá siempre lleva a descubrimientos realmente nuevos y emocionantes, por lo que estamos deseando empezar a observar".
 
Hace ya una década desde que comenzó la planificación científica del CTA, dando lugar a una serie de publicaciones en una edición especial de Astroparticle Physics en 2013. El nuevo trabajo que se presenta ahora comenzó ese mismo año con un esfuerzo organizado por el consorcio de CTA para desarrollar los proyectos de ciencia prioritaria  de CTA (o KSPs por su acrónimo en inglés) en 2013. Después de tres años de desarrollo y perfeccionamiento, los cuales incluyeron concienzudas revisiones internas y externas, los KSPs fueron incorporados al documento que se presenta hoy: Science with the Cherenkov Telescope Array.
 
Notas para editores:
CTA (www.cta-observatory.org) es una iniciativa global para construir el mayor y más potente observatorio de rayos gamma del mundo con más de 100 telescopios situados en el hemisferio norte (en el observatorio astronómico del Roque de los Muchachos, en la isla de La Palma, España) y el hemisferio sur (cerca del actual Observatorio Europeo Austral en Paranal, Chile). Más de 1.400 científicos e ingenieros de 32 países están involucrados en el desarrollo científico y técnico del CTA. La planificación de la construcción del Observatorio la lleva a cabo la CTAO gGmbH, regida por Accionistas y Miembros Asociados de un número de países en aumento.
CTA servirá como observatorio abierto a la comunidad mundial de física y astrofísica. El Observatorio CTA detectará radiación de alta energía con una precisión sin precedentes y sensibilidad aproximadamente diez veces superior a la de los instrumentos actuales, proporcionando nuevos conocimientos sobre los eventos más extremos del universo.
CTA está incluido en la hoja de ruta de 2008 del Foro Estratégico Europeo sobre Infraestructuras de Investigación (ESFRI). Este proyecto recibe financiación de los programas de investigación e innovación Horizon 2020 de la Unión Europea bajo el Acuerdo nº 676134. Este proyecto ha recibido financiación del Séptimo Programa Marco de la Unión Europea (FP7 / 2007-2013) [FP7 / 2007-2011] Acuerdo nº 262053.
 
 
Contactos del Documento:
Prof. Rene Ong, Co-Portavoz de CTA
+1-3108253622; rene@astro.ucla.edu
 
Prof. Jim Hinton, Científico del Proyecto CTA
+49-6221-1516201; jim.hinton@mpi-hd.mpg.de
 
Prof. Diego Torres
+34-93937379788; dtorres@ice.csic.es
 
Contactos Generales de CTA:
 
Prof. Werner Hofmann, Portavoz de CTA
+49-6221-516330; werner.hofmann@mpi-hd.mpg.de

Prof. Ulrich Straumann, Director General de CTAO gGmbH
+49-6221-516471; strauman@physik.uzh.ch
 
Megan Grunewald, Responsible de Unidad de Divulgación de CTA
+49-6221-516471; mgrunewald@cta-observatory.org
 
 
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20
Septiembre 2017

Prime candidate to explain cosmic ray sea runs short of energy


The MAGIC telescopes have now observed that one of the best candidates of CRs acceleration, Cassiopeia A falls short of energy.
MAGIC telescopes
M. Lopez IAC
Cassiopeia A is a famous supernova remnant, the product of a gigantic explosion of a massive star about 350 years ago. Although discovered in radio observations 50 years ago, now we know that its emitted radiation spans from radio through high-energy gamma rays. It is also one of the few remnants for which the birth date and the type of supernova are known. It was a type IIb, the result of a core collapse supernova explosion -. The precise knowledge of its nature makes Cassiopeia A one of the most interesting and investigated objects in the sky, and in particular the study of its connection with the cosmic rays, sub-atomics particles that fill our Galaxy with energies higher than anything achievable in laboratories on Earth.
The very high-energy part of the spectrum of Cassiopeia A results from the cosmic rays (either electrons or protons) within the remnant. Until now, this range of energy could not be measured with sufficient precision to pinpoint its origin. Sensitive observations above 1 Tera-electronvolts (TeV) were required but achieving them was daunting. An international team led by scientists from the Institute for Space Sciences (ICE - IEEC-CSIC, Spanish National Research Council-CSIC), the Institut de Fisica d’Altes Energies (IFAE) and the Institute of Cosmos Sciences of the University of Barcelona (ICCUB), in Spain, has finally succeeded in doing those observations with the MAGIC telescopes (short for Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope). More than 160 hours of data were recorded between December 2014 and October 2016, revealing that Cassiopeia A is an accelerator of massive particles, mostly hydrogen nuclei (protons). However, even when those particles are 100 times more energetics than the ones we can reach in artificial accelerators such the one in CERN, their energy is not hugh enough to explain the cosmic ray sea that fills our Galaxy.
“Cassiopeia A is the perfect object to be a PeVatron, that is, an accelerator of particles up to PeV energies (1 PeV = 1.000 TeV): it is young, bright, with a shock expanding a great velocity and with very large magnetic fields that can accelerate cosmic rays up to at least, conservatively, 100 or 200 teraelectronvolts” explains Emma de Oña Wilhelmi, scientist of CSIC in the Institute for Space Sciences, “But contrary to what we expected, in Cassiopeia A the particle energies do not reach more than a few tens of tera-electronvolts. At these energies, the radiation suddenly drops and the emission stops abruptly: Either the remnant cannot accelerate the particles to higher energies, which challenge our knowledge of shocks acceleration, or maybe, the fastest ones escaped quickly the shock, leaving only the slowest ones for us to observe”, adds Daniel Guberman, at the Institut de Fisica d’Altes Energies.
“Those supernovae are natural accelerators of particles, therefore the perfect laboratory to study charge particles and plasma in conditions that are not possible in our labs in Earth", remarks Daniel Galindo, working at Institute of Cosmos Sciences of the University of Barcelona (ICCUB). “To understand the origin of the cosmic rays implies to unveil the origin of our own Galaxy”, concludes Razmik Mirzoyan, MAGIC Spokeperson from the Max Planck Institute for Physics (MPP) in Munich (Germany).

MAGIC telescopes

MAGIC telescopes are located at the Roque de los Muchachos Observatory, in La Palma (Canary Islands). MAGIC, a system of two 17m diameter Cherenkov telescopes, is currently one of the three major imaging atmospheric Cherenkov instruments in the world. It is designed to detect photons tens of billions to tens of trillions times more energetic than visible light. MAGIC also uses a novel technique to reduce the effect of the Moonlight in the camera, allowing for observations during moderated Moonlight nights.
MAGIC has been built with the joint efforts of an international collaboration that includes about 160 researchers from Germany, Spain, Italy, Switzerland, Poland, Finland, Bulgaria, Croatia, India, Japan, Armenia and Brazil.

For more information on MAGIC, visit: https://wwwmagic.mpp.mpg.de/

Published in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS, 2017): MAGIC Collaboration (M. L. Ahnen et al.) "A cut-off in the TeV gammaray spectrum of the SNR Cassiopeia A". DOI: 10.1093/mnras/stx2079
05
Septiembre 2017

ESA's INTEGRAL satellite selects a figure in one of our papers as picture of the month


A broad-band study of the 2015 outburst of EXO 1745-248 with INTEGRAL and XMM-Newton is chosen as INTEGRAL's result of the month
2015 outburst of EXO 1745-248 with INTEGRAL and XMM-Newton
Artist's rendering in upper right corner: http://beyondearthlyskies.blogspot.it/2015/07/case-for-low-mass-black-hole.html
From the ESA website:

Low Mass X-ray Binaries (LMXBs), binary systems containing a compact object, are among the brightest and most extreme systems in the Universe. In these systems a neutron star (1.4-2 M⊙) or black hole (5-15 M⊙) accretes matter transferred by a low-mass (less than 1 M⊙) companion star. This matter in-spirals toward the compact object usually forming an accretion disk in which a large amount of potential energy is dissipated reaching temperatures of tens to hundreds of millions of degrees Kelvin and making LMXBs powerful sources in the soft and hard X-ray band. The low magnetic field of the compact objects allows the disk to extend to small radii, experiencing strong gravity and reaching high velocities, thus making these systems ideal laboratories to study the behavior of the accretion flow in the relativistic regime.

With the aid of the ESA missions XMM-Newton and INTEGRAL, a transient neutron star LMXB, EXO 1745-248, hosted in the Globular Cluster Terzan 5, has been studied during an X-ray outburst. The high-quality broad-band spectra provided by INTEGRAL have helped to constrain the continuum, dominated by a high-temperature (40 keV) thermal Comptonization, allowing the high energy resolution, spectroscopic instruments onboard XMM-Newton to unveil a wealth of narrow and broad emission lines superimposed to the continuum.

Features at energies compatible with K-α transitions of ionized Sulfur, Argon, Calcium, and Iron were detected, with a broadness compatible with Doppler broadening in the inner part of an accretion disk truncated at about 40 km from the neutron star center. Strikingly, at least one narrow emission line ascribed to neutral or mildly ionized Iron is needed to model the prominent emission complex detected between 5.5 and 7.5 keV. The different ionization states and broadness suggest an origin in a region located farther from the neutron star than where the other emission lines are produced.

In the figure the light curve of the 2015 outburst displayed by EXO 1745-248 as observed by IBIS/ISGRI and JEM-X on board INTEGRAL is shown. For completeness, the light curve obtained from Swift/XRT (and published previously by Tetarenko, 2016) is also shown. The hard-to-soft spectral state transition of EXO 1745-248 around 57131 MJD is marked with a dashed vertical line in the plots. Around this date, the count-rate of the source in the IBIS/ISGRI decreases significantly, while it continues to increase in JEM-X. The times of the XMM-Newton observation are also marked by red dashed vertical lines. Broad-band spectra of the source during the outburst are also shown together with the best fit model (upper panel), and residuals in units of sigma with respect to the best fit model (bottom panel). The spectra from different instruments have been fitted simultaneously. These are XMM-Newton/RGS1 (red), XMM-Newton/RGS2 (green), XMM-Newton/EPIC-pn (black), INTEGRAL/JEMX1 (blue), INTEGRAL/JEMX2 (cyan), and INTEGRAL/ISGRI (magenta).

This study has been led by the University of Palermo (Italy) and the INAF - Astronomical Observatory of Rome (Italy), has been partially performed at the Institut de Ciéncies de l'Espai (IEEC-CSIC) in Barcelona (Spain), in collaboration with the ISDC - Data Centre for Astrophysics in Versoix (Switzerland), the University of Cagliari (Italy), and other European institutions.

Reference:"XMM-Newton and INTEGRAL view of the hard state of EXO 1745-248 during its 2015 outburst",
M. Matranga, A. Papitto, T. Di Salvo, E. Bozzo, D. F. Torres, R. Iaria, L. Burderi, N. Rea, D. de Martino, C. Sanchez-Fernandez, A. F. Gambino, C. Ferrigno, L. Stella,
2017, A&A, 603, A39
Institute of Space Sciences (IEEC-CSIC)

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