Célebre por su curiosidad innata, conocimientos e ímpetu por innovar, Leonardo da Vinci empleó plumbonacrita, un subproducto del óxido de plomo, para crear su obra más famosa. La presencia de este compuesto ha permitido a los investigadores afirmar con mayor certeza que Da Vinci utilizó el polvo en su receta de pintura. La firma química distintiva de la receta de pintura al óleo que Da Vinci usó para la capa base, preparando el panel de madera de álamo, fue diferente en el caso de la Mona Lisa, concluyó el equipo, que examinó la estructura atómica del fragmento apenas visible a simple vista. No más grande en diámetro que un cabello humano, la muestra procedía del borde superior derecho del cuadro y fue estudiada con rayos X en un sincrotrón, una máquina que acelera las partículas casi a la velocidad de la luz.

“La plumbonacrita es realmente una huella dactilar de su receta”, comentó a AP Víctor González, autor principal del estudio y miembro del Centro Nacional para la Investigación Científica (CNRS, por sus siglas en francés) de Francia. “Es la primera vez que podemos confirmarlo químicamente”, agregó, destacando que “es interesante ver que, efectivamente, hay una técnica específica para la capa base de la Mona Lisa”. “Era una persona a la que le encantaba experimentar y cada una de sus pinturas es técnicamente muy distinta de las demás”, explicó González. La detección de la plumbonacrita confirmó por primera vez lo que los investigadores ya sospechaban: que Da Vinci con toda probabilidad utilizó el polvo de óxido de plomo para espesar y acelerar el secado de su pintura cuando empezó a crear el icónico retrato.

Después del maestro renacentista, el neerlandés Rembrandt pudo haber utilizado una receta similar cuando pintaba en el siglo XVII. González y otros investigadores también han encontrado plumbonacrita en su obra. “Esto nos dice también que esas recetas se transmitieron durante siglos”, dijo González, señalando que “era una receta muy buena”. Se cree que Da Vinci disolvió el polvo de óxido de plomo, que tiene un color anaranjado, en aceite de linaza o de nuez calentando la mezcla para obtener una pasta más espesa que se secaba más rápido.

Los investigadores analizaron los datos de rayos X emitidos por la explosión y, al compararlos con modelos teóricos sofisticados, determinaron que este estallido se originó a partir de un encuentro entre una estrella y un agujero negro que había eludido las observaciones durante mucho tiempo y que pesa aproximadamente 10.000 veces más que el Sol. “El hecho de que pudimos atrapar este agujero negro mientras devoraba una estrella ofrece una oportunidad extraordinaria para observar lo que de otro modo sería invisible”, señaló Ann Zabludoff, profesora de astronomía de Arizona y coautora del artículo. “No solo eso, al analizar la explosión pudimos comprender mejor esta elusiva categoría de agujeros negros, que bien podrían componer la mayoría de los agujeros negros en los centros de las galaxias”, agregó.

University of Arizona: This Is What it Looks Like When a Black Hole Snacks on a Star https://t.co/Bvcy9ZUMmM

— AAS Press Office (@AAS_Press) September 16, 2021

Se han visto docenas de eventos de disrupción de mareas en los centros de grandes galaxias que albergan agujeros negros masivos y también se han observado algunos en los centros de galaxias pequeñas que podrían contener agujeros negros intermedios. Sin embargo, nunca antes se había podido demostrar que un agujero negro intermedio había causado uno de estos fenómenos. “Gracias a las observaciones astronómicas modernas, sabemos que los centros de casi todas las galaxias que son similares o más grandes en tamaño que nuestra Vía Láctea albergan agujeros negros supermasivos centrales”, explicó Nicholas Stone, profesor titular de la Universidad Hebrea de Jerusalén y coautor del estudio. “Estos gigantes varían en tamaño entre un millón y 10.000 millones de veces la masa de nuestro Sol, y se convierten en poderosas fuentes de radiación electromagnética cuando cae demasiado gas interestelar en su vecindad”.

Por su parte, Peter Jonker, también coautor del artículo, señala que los científicos aún saben muy poco sobre la existencia de agujeros negros en los centros de galaxias más pequeñas que la Vía Láctea. “Debido a las limitaciones de observación, es un desafío descubrir agujeros negros centrales mucho más pequeños que un millón de masas solares”, añadió.

Los orígenes de los agujeros negros supermasivos siguen siendo desconocidos y, según Jonker, muchas teorías diferentes compiten actualmente para explicarlos. Mientras tanto, los astrónomos creen que los agujeros negros de masa intermedia podrían ser la base a partir de la cual crecen los agujeros negros supermasivos. “Por lo tanto, si logramos un mejor manejo de cuántos agujeros negros intermedios auténticos hay, esto puede ayudar a determinar qué teorías de la formación de agujeros negros supermasivos son correctas”, concluyó Jonker.

Tras un nuevo análisis de datos ya existentes sobre las observaciones del planeta en 2002 y 2017, un equipo de investigadores ha dado con una cantidad estadísticamente significativa de los rayos X procedentes de Urano y finalmente ha podido concluir que el planeta también los emite. Su estudio ha sido publicado en la revista ‘JGR Space Physics’. Los datos que evidenciaron las emisiones de este tipo de radiación desde Urano provienen del observatorio espacial de rayos X ‘Chandra’, obtenidos por el espectrómetro de imágenes CCD avanzado (ACIS) el 7 agosto de 2002 y por la cámara de alta resolución (HRC) el 11 y el 12 de noviembre de 2017. Las señales eran muy débiles, pero ahí estaban, descubrieron los científicos.

Ahora, lo que queda por determinar es la fuente de los rayos X identificados. “Curiosamente, nuestros cálculos sugieren que Urano estaba produciendo más rayos X de los que debería en el caso de que el planeta solo estuviera dispersando los rayos X del Sol”, señaló una de las autoras del estudio Affelia Wibisono, de University College de Londres, que se pregunta si hay otros procesos en juego y cuáles son. “¿Son los anillos de Urano fluorescentes como los de Saturno? ¿O podría este mundo olvidado tan a menudo tener auroras de rayos X como Júpiter y la Tierra?”, cuestionó Wibisono al proponer las posibles causas de las emisiones de rayos X de Urano, agregando que para dar una respuesta definitiva se necesitan más observaciones del planeta.

Sin embargo, a partir de julio de 2018, la luz del sistema comenzó a atenuarse, proceso sin precedentes que se intensificó a principios de 2019 y que dejó perplejos a los científicos. En un nuevo artículo publicado recientemente en ‘arXiv’ y que aún no ha sido revisado por pares, los investigadores de la Universidad de Míchigan, encabezados por Mayura Balakrishnan, sugieren que algo se interpuso entre la fuente de luz y el telescopio de rayos X Swift que ha estado monitoreando el objeto, oscureciendo la vista del telescopio.

Aunque aún llega mucha luz de la región brillante cerca del agujero negro, ya no alcanza la Tierra como solía hacerlo. “Resulta difícil de discernir” la naturaleza precisa de la estructura que bloquea la luz, indica Balakrishnan en declaraciones a ‘Live Science’. Sin embargo, los autores del artículo estiman que, probablemente, provenga del propio disco de acrecimiento del agujero negro.

El brillo de ese objeto celeste, situado a 275 años luz de distancia, incrementó decenas de veces respecto a su luminosidad anterior. Atribuirlo a un proceso concreto que podía experimentar ese centro galáctico requirió por los menos 15 meses de observaciones, según reportó este miércoles un comunicado del ‘Instituto de Tecnología de Massachusetts’ (MIT, EE.UU.). El fenómeno de núcleo activo implica que en su centro se encuentra un agujero negro supermasivo y la luz que percibimos en la Tierra solo puede emanar de su corona y su disco de acreción. La luminosidad de algunos centros galácticos varía bastante, pero en este caso se descubrió que, acto previo a la llamarada, el brillo en rayos X se había reducido 10.000 veces en unos 40 días. Eso significa que la corona se desvaneció, casi desapareció por completo.

“Esperamos que los cambios de luminosidad así de grandes varíen en escalas temporales de muchos miles a millones de años”, comentó la profesora asistente de física en el MIT Erin Kara, coautora del estudio al respecto, publicado este 16 de julio en ‘Astrophysical Journal Letters’. No obstante en el caso de este objeto, dijo, “lo vimos cambiar en 10.000 veces dentro de un año e incluso cambió en un factor de 100 en ocho horas, lo cual es totalmente desconocido y realmente alucinante”. El equipo, liderado por el astrónomo Claudio Ricci de la Universidad Diego Portales (Santiago, Chile), propuso la hipótesis del paso de una estrella fugitiva junto al núcleo activo de la galaxia. Los rayos X provenientes de una corona de agujero negro es un subproducto de la alimentación del mismo, sostienen los investigadores, y si dejó de emitir estas ondas, puede significar que el suministro de ‘alimentos’ se había cortado.

Si ese astro, cuyo tamaño y tipo siguen sin conocerse, pudiese acercarse demasiado al agujero negro del centro galáctico y atravesar su disco de escombros, entonces dejaría a su paso a la corona sin el material del que se alimenta. La hipótesis sobre la implicación de una estrella se apoya también en el hecho de que varios meses antes de que desapareciera la señal en rayos X, los observatorios en la Tierra vieron brillar considerablemente el disco de acreción del mismo centro galáctico en longitudes de onda de luz visible. Los astrónomos atribuyen este brillo a la colisión de la estrella (o sus restos) con el disco.

Poco después la corona del agujero negro comenzó a recuperarse y dentro de unos 100 días se volvió casi 20 veces más brillante que antes de la drástica atenuación. El evento de desaparición de la señal del centro galáctico 1ES 1927 + 654 es único no solo por el cambio drástico en el brillo, sino también por la profundidad con la que los astrónomos lo estudiaron.

Los científicos recurrieron a los datos de un telescopio de rayos X a bordo de la Estación Espacial Internacional, el denominado Explorador de composición interna de las estrellas de neutrones de la NASA (NICER), que en total observó la fuente de emisiones 265 veces durante 15 meses. Se sacaron datos adicionales de dos observatorios de la NASA, que llevaron a cabo las observaciones en luz ultravioleta y la espectroscopia nuclear, y también del observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA). Aunque la versión de estrella fugitiva parece la más probable a los autores, admiten que pueden haber otras explicaciones para este evento espacial sin precedentes. La investigadora Kara dice que el conjunto de datos recabados “tiene muchos enigmas” y la ciencia va a analizar lo sucedido durante mucho tiempo.

Dacheng Lin, de la Universidad de New Hampshire (EE.UU.) e investigador principal del estudio, detectó junto con sus colegas una potente llamarada de rayos X, en 2006, pero no pudieron localizar la fuente para confirmar exactamente qué había ocurrido, de acuerdo con el estudio publicado en la revista ‘The Astrophysical Journal Letters’.

Tras analizar cientos de miles de observaciones, los investigadores encontraron a la ‘víctima’: una estrella errante destrozada. Siguiendo las indicaciones del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y de la Misión de Espejos de Rayos X de la ESA (XMM-Newton), el equipo solicitó la ayuda del telescopio espacial Hubble para localizar al ‘culpable’ de lo sucedido.

Al utilizar la potencia combinada de los dos observatorios y el telescopio Hubble, los investigadores identificaron la fuente de rayos X como 3XMM J215022.4−055108, un agujero negro que tiene 50.000 veces la masa de nuestro Sol, en un cúmulo estelar distante y denso en las afueras de otra galaxia. Ese agujero negro es más pequeño que los supermasivos (con millones o miles de millones de masas solares) que se encuentran en los núcleos de las galaxias grandes, pero mayor que los agujeros negros de masa estelar formados por el colapso de una estrella masiva.

Así, los llamados agujeros negros de masa intermedia (IMBH) son un “eslabón perdido”, buscado desde hace mucho tiempo en la evolución de ese fenómeno estelar. Aunque ha habido algunos otros candidatos a IMBH, los investigadores consideran que estas nuevas observaciones son la evidencia más sólida hasta la fecha para agujeros negros de tamaño medio en el universo. Su descubrimiento abre la posibilidad de detectar muchos más de este tipo y nunca antes vistos. “Los agujeros negros de masa intermedia son objetos muy evasivos, por lo que es fundamental considerar cuidadosamente y descartar explicaciones alternativas para cada candidato. Eso es lo que el Hubble nos ha permitido hacer por nuestro candidato”, explicó Lin.

El año pasado, un estudio científico de la obra descubrió que contenía imágenes ocultas debajo, sobre la misma tabla. Usando luz infrarroja, expertos de la Galería revelaron unos diseños iniciales para un ángel y un niño, así como para una Virgen María diferente posada más arriba en el marco. Pero este nuevo escaneo de la pintura usando una técnica llamada macro fluorescencia de rayos X (MA-XRF), así como un nuevo algoritmo para interpretar los datos, reveló las alas del ángel y la cabeza de este invisible niño Jesús de una manera más clara.

Crouching angel, hidden baby.

(AKA how an Imperial algorithm uncovered hidden figures in a classic Leonardo Da Vinci painting)

A thread 👇 1/9 pic.twitter.com/jFSkcqNlJU

— Imperial College (@imperialcollege) February 4, 2020

“Fue como buscar una aguja en un pajar, pero fue muy emocionante ver las alas y la cabeza finalmente descubiertas”, señaló en un comunicado Pier Luigi Dragotti, profesor del Imperial College de Londres. La técnica MA-XRF funciona excitando elementos químicos individuales en la pintura, haciendo que brillen levemente de una manera que un escáner sensible puede captarlos.

El elemento clave que ha sido útil para revelar los bocetos fue el zinc. En el boceto original de Da Vinci debe haber usado una sustancia que lo contenía. Una vez que se identificó esa característica, los investigadores sabían qué buscar para revelar nuevos detalles ocultos. No está claro por qué Da Vinci cubrió su boceto original. ‘La Virgen de las Rocas’ es el nombre de dos cuadros del artista italiano, de composición casi idéntica, uno de las cuales se exhibe en el Louvre de París, y el otro en la Galería Nacional de Londres.

La explosión, que ocurrió en el pulsar conocido como ‘J1808’ el 20 de agosto de 2019, liberó tanta energía en 20 segundos como lo hace nuestro Sol en casi 10 días. El pulsar se encuentra a unos 11.000 años luz de distancia, en la constelación de Sagitario. “Esta explosión fue sobresaliente. Vemos un cambio de dos pasos en el brillo, que creemos que fue causado por la expulsión de capas separadas de la superficie del pulsar, y otras características que nos ayudarán a decodificar la física de estos poderosos eventos”, dijo el investigador principal Peter Bult, astrofísico en el ‘Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt’.

La NASA explica que los pulsares, que son una especie de estrellas de neutrones, pueden girar rápidamente y albergar puntos emisores de rayos X en sus polos magnéticos. El J1808 gira a una velocidad de 401 rotaciones cada segundo. Forma parte de un sistema binario con una enana marrón. Una corriente constante de hidrógeno fluye desde la enana hacia el pulsar, y se acumula en una estructura llamada ‘disco de acreción’, donde los movimientos de gas finalmente conducen a una explosión gigante.

Las temperaturas y las presiones aumentan hasta que los núcleos de hidrógeno se fusionan para formar núcleos de helio, lo que genera energía. El mismo proceso se observa también en el núcleo de nuestro Sol.

“El helio se asienta y forma una capa propia. Una vez que la capa de helio tiene unos pocos metros de profundidad, las condiciones permiten que los núcleos de helio se fusionen en carbono. Luego, el helio entra en erupción explosivamente y desata una bola de fuego termonuclear en toda la superficie del púlsar”, explica Zaven Arzoumanian de Goddard, investigador principal adjunto del NICER.

Este destello conocido como fuente de rayos X ultraluminosos (ULX) fue bautizado como ULX-4, ya que es el cuarto identificado en esta galaxia. Tan solo diez días después de la primera observación apareció repentinamente para desaparecer con la misma rapidez. Los investigadores descartaron que se tratase de una supernova debido a que con la fuente de rayos X no se detectó luz visible.

“Diez días es un tiempo realmente corto para que aparezca un objeto tan brillante”, dijo Hannah Earnshaw, autora principal del nuevo estudio, asegurando que fue una experiencia “emocionante” debido que por lo general se suelen observar cambios más graduales en el tiempo.

La luz podría provenir de un agujero negro que está consumiendo a otro objeto, como por ejemplo una estrella. La investigación sugiere que la gravedad de un agujero negro puede separar a un objeto que se acerque demasiado. Los restos que se colocan en una órbita cercana al agujero negro se mueven muy rápido, se calientan a millones de grados centígrados y emiten rayos X.

Ya que la mayoría de agujeros negros se “alimentan” de objetos densos como una estrella durante un periodo de tiempo prolongado, los ULX suelen tener una larga duración, a diferencia de la observada recientemente, que fue de corta duración o “transitoria”. Este fue un evento mucho más raro que podría tratarse de una agujero negro destruyendo rápidamente a un estrella pequeña.

Sin embargo, los investigadores también propusieron otras posibles explicaciones como que la ULX-4 haya sido producida por una estrella de neutrones. Al igual que los agujeros negros, estas pueden extraer material y formar un disco de escombros que se mueven rápidamente. “Este resultado es un paso hacia la comprensión de algunos de los casos más raros y extremos en los que la materia se acumula en agujeros negros o estrellas de neutrones”, concluyó Earnshaw.

De acuerdo con el estudio, publicado en la revista Astrophysical Journal, para implementar su nueva técnica los científicos combinaron observaciones en longitudes de onda de rayos X del telescopio Chandra de la NASA con un efecto cósmico llamado ‘lente gravitacional’. Así, los investigadores estudiaron seis cuásares, cada uno de los cuales consiste en un agujero negro supermasivo que consume rápidamente la materia de un disco de acreción de gas y polvo calentado.

Según explican los científicos, los rayos X se generan cuando el disco de acreción que gira rápidamente crea una corona de alta temperatura alrededor del agujero negro. Estos rayos X se reflejan en el borde interior del disco de acreción y están distorsionados por las fuerzas gravitacionales del agujero negro.

Una región más pequeña de emisión de rayos X, por su parte, implica una órbita muy cerrada, lo que, a su vez, significa que el agujero negro debe estar girando bastante rápido.

Los resultados de los cálculos demostraron que uno de los agujeros negros, en el cuásar denominado el ‘Cruz de Einstein’, gira a la máxima velocidad posible, o casi a la máxima. Según explican, esto corresponde al horizonte de eventos, el punto de no retorno del agujero negro, que gira a la velocidad de la luz, que es aproximadamente 1.078 millones kilómetros por hora.

Los otros cuatro agujeros negros estudiados giran, en promedio, a aproximadamente la mitad de esta tasa máxima. Los expertos, finalmente, no pudieron realizar una estimación del giro del sexto cuásar.