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Lunes, 13 julio 2015
Astrofísica

Publicado el segundo catálogo de fuentes compactas de Planck

La misión de la ESA Planck ha generado un nuevo catálogo, muy esperado por la comunidad científica y disponible online. El Segundo Catálogo de Fuentes Compactas utiliza datos de toda la misión para identificar decenas de miles de fuentes compactas, así como para proporcionar datos de polarización de varios cientos de ellas. El nuevo catálogo supera a sus predecesores no solo por la cantidad de las fuentes, sino también por la calidad de los datos. Será de utilidad a los astrónomos que trabajan en un amplio rango de áreas.

 

El telescopio de la ESA Planck fue lanzado para medir pequeñísimas fluctuaciones en la radiación cósmica de fondo de microondas (CMB, siglas en inglés), la huella térmica del Big Bang. Para lograrlo, Planck escaneó el cielo ininterrumpidamente entre 2009 y 2013, observando la CMB  y registrando también la emisión de estructuras situadas entre la CMB y nosotros. El estudio de estas estructuras, cuidadosamente mapeadas y caracterizadas para poder distinguirlas de la CMB, ha generado un valioso producto adicional: un extenso catálogo de decenas de miles de fuentes individuales compactas, publicado hoy. Planck ve estas fuentes como brillantes puntos superpuestos a emisión más difusa, y consisten principalmente en galaxias situadas a grandes distancias de la Vía Láctea, aunque el catálogo también incluye objetos compactos dentro de nuestra galaxia.

 

La ESA ha publicado catálogos de fuentes compactas de Planck en el pasado, pero en esta ocasión el variado y extenso catálogo incluye datos de la totalidad de la misión de Planck. Planck escaneó todo el cielo en nueve longitudes de onda diferentes, de infrarrojo lejano a radio, cubriendo el rango espectral de 30 GHz a 857 GHz. El resultado es un catálogo con datos de cinco barridos del cielo, usando los canales del instrumento HFI (High Frequency Instrument) a bordo de Planck, y de ocho barridos usando los canales del instrumento LFI (Low Frequency Instrument). Es un importante avance desde el catálogo de 2011, el Early Release Compact Source, basado en un barrido y medio del cielo, y desde los dos barridos y medio empleados para el catálogo de 2013.

 

“Los datos de este catálogo superan los de los anteriores en muchos sentidos, no solo por la cantidad”, explica Marcos López-Caniego, de la ESA, responsable de la parte de LFI. “Por ejemplo, para los canales de LFI, que cubren un rango de frecuencias de 30 a 70 GHz, hacer la media de los datos de los ocho barridos ha aumentado enormemente la sensibilidad”.

 

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“Otro avance importante es en la comprensión de los contenidos del catálogo”, añade Diana Harrison, del Instituto de Astronomía, de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, responsable de la parte de HFI en el catálogo. “Una de las principales dificultades propias de las frecuencias a las que observa Planck es distinguir las fuentes individuales verdaderamente compactas de las variaciones en la emisión difusa producto del gas y el polvo en nuestra propia galaxia. En este catálogo ha habido un tratamiento completamente distinto de la fiabilidad de las fuentes, especialmente en los canales HFI, que ha resultado en una fiabilidad mucho mayor de sus contenidos”.

 

Las mejoras en la fiabilidad y sensibilidad de los datos son solo parte de la razón de que esta amplia base de datos sea distinta de las anteriores. Planck tiene instrumentos sensibles a la polarización en siete de las nueve frecuencias a las que observa, y este catálogo, al contrario que sus predecesores, ofrece datos de polarización de varios cientos de fuentes compactas.

 

“Para fuentes detectadas en mapas de polarización hemos usado las últimas calibraciones de los datos de Planck, y pipelines mejoradas, para medir las densidades de flujo polarizado de las fuentes”, explica Marcos. “En otras palabras, hemos medido e incluido la cantidad de luz polarizada que hemos recogido de esas fuentes, lo que significa que pueden ser estudiadas tanto en intensidad total como en luz polarizada”.

 

Se puede acceder al catálogo desde el ESA Planck Legacy Archive, en el Centro Europeo de Astronomía Espacial (ESAC), de la ESA, disponible a todos los investigadores. Los datos se proporcionan en tablas de formato estándar útiles para diversas herramientas astronómicas. Una herramienta de búsqueda permite a los usuarios buscar por coordenadas o por nombre común.

 

“El catálogo está construido pensando en la flexibilidad, por la amplísima variedad de objetos astronómicos que contiene”, explica Jan Tauber, jefe científico de Planck, de la ESA. “Entre las fuentes del catálogo hay radio galaxias, blazars, galaxias que brillan en el infrarrojo, cúmulos de galaxias, remanentes de supernovas, núcleos de nubes moleculares frías, estrellas con caparazones de polvo… y muchos otros objetos no identificados. ¡Y la lista de áreas de astronomía que se beneficiarán del catálogo es igual de larga!”.

 

La disponibilidad de un catálogo de fuentes compactas mucho mayor que los existentes hasta ahora es de gran utilidad para los investigadores en otros experimentos de CMB. Estas fuentes contaminan los datos de la CMB; con el nuevo catálogo será posible identificarlos rápidamente y extraerlos de las observaciones.

 

Además de para investigar la CMB el catálogo será útil a los radioastrónomos, dado que aumenta el rango de frecuencias que actualmente ofrecen los telescopios basados en Tierra. El catálogo amplía el alcance de su investigación, permitiéndoles estudiar la emisión de la galaxia estudiada en nueve frecuencias, y con datos de polarización en siete canales.

 

Investigadores de todas las áreas de la astronomía –incluyendo óptico, infrarrojo, rayos X, y rayos gamma- se beneficiarán de este catálogo, que puede ser usado para elaborar diagramas de distribución espectral de energía de objetos individuales o de clases completas de objetos; permitirá, en otras palabras, hacer gráficos de brillo de objetos en todo un rango de frecuencias, lo que proporciona información muy valiosa sobre sus propiedades. Para otros, una ventaja clave del catálogo será su capacidad de combinar los mapas de toda la misión de Planck y los de barridos individuales con las nuevas herramientas en el Planck Legacy Archive, para producir mapas relativos a periodos temporales específicos. Esto hará posible estudios a corto y largo plazo sobre cómo cambian los objetos con el tiempo.

 

Los astrónomos que observan en el infrarrojo lejano encontrarán el catálogo especialmente útil, dado que Planck tiene dos canales en común con el telescopio de Herschel, de la ESA, que proporciona mapas de muchas de estas fuentes a resolución mucho más alta.

 

Para cubrir las necesidades de esta comunidad tan variada de usuarios el catálogo incluye para cada fuente cuatro medidas diferentes de la cantidad de luz polarizada, y la intensidad total –cada medida se ha determinado empleando un método distinto de fotometría, para que cada usuario escoja el que mejor se ajusta a sus necesidades.

 

Un indicio del potencial del catálogo son los resultados que ya han emergido de búsquedas de objetos concretos ya realizadas. Usando el catálogo de 2013 los investigadores localizaron en los mapas de Planck los precursores potenciales de los grandes cúmulos de galaxias que vemos en nuestro universo local; posteriormente usaron Herschel para mapear esas fuentes en detalle, confirmando, confirmando parte de ellos.

 

Estas son solo algunas de las aplicaciones que podría tener el nuevo catálogo, y se esperan muchas más.

 

“Lo que estamos publicando aquí es un producto importante de la misión Planck”, comenta Tauber. “Esta selección de fuentes compactas representa un duradero legado que producirá -estamos seguros- nuevos y emocionantes hallazgos a lo largo y ancho de la investigación astronómica”.  

 

 Lanzado en 2009, Planck fue diseñado para mapear el cielo en nueve frecuencias usando dos instrumentos de vanguardia: el Low Frequency Instrument, que incluye tres bandas de frecuencias en el rango 30–70 GHz, y el High Frequency Instrument, que incluye seis bandas de frecuencias en el rango 100–857 GHz. HFI complete su barrido en enero de 2012, mientras que LFI siguió haciendo observaciones científicas hasta el 3 de octubre de 2013, antes de ser apagado el 19 de octubre de  2013.

 

La Colaboración Científica de Planck son todos los científicos que han contribuido al desarrollo de la misión, y que participan en la explotación científica de los datos durante el periodo propietario. Estos científicos son miembros de uno o más de los siguientes cuatro consorcios: LFI Consortium, el HFI Consortium, el DK-Planck Consortium y la Oficina de Ciencia de la ESA. Los dos centros de procesado de datos (Planck Data Processing Centres), liderados por Europa, están en París, Francia, y Trieste, Italia. El LFI Consortium está dirigido por N. Mandolesi, ASI, Italy (deputy PI: M. Bersanelli, Universita' degli Studi di Milano, Italia), y fue responsable del desarrollo y operación de LFI. El HFI Consortium está dirigidoa por J.L. Puget, Institut d'Astrophysique Spatiale en Orsay, Francia (deputy PI: F. Bouchet, Institut d'Astrophysique de París, Francia), y fue responsable del desarrollo y las operaciones de HFI. (Fuente: ESA)

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