viernes, 20 de marzo de 2009

Una llamarada solar sorpresiva

Una llamarada solar de gran intensidad reveló a los
científicos de la NASA importantes detalles sobre los
procesos físicos involucrados en este tipo de fenómenos.

Dic. 15, 2008: Las llamaradas solares son las explosiones más poderosas del sistema solar. Poseen un poder explosivo que equivale a cien millones de bombas de hidrógeno y destruyen todo lo que se encuentre cerca de ellas, sin dejar intacto un sólo átomo.

Al menos así es como se supone que debe de suceder.

"Hemos detectado una corriente de átomos de hidrógeno intactos que salieron disparados de una llamarada solar de clase X", dice Richard Mewaldt, del Caltech. "¡Vaya sorpresa! Estos átomos podrían estar diciéndonos algo nuevo acerca de lo que sucede en el interior de las llamaradas solares".

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Arriba: La llamarada solar de clase X9, que se registró el 5 de diciembre de 2006, observada por la Cámara para Imágenes Solares de Rayos-X (Solar X-Ray Imager, en idioma inglés), ubicada en el satélite GOES-13 de la NOAA. [Imagen ampliada]

El evento ocurrió el 5 de diciembre de 2006. Una gran mancha solar surgió del limbo, por el lado Este del Sol y, casi sin advertencia, explotó. En la "Escala de Richter" de las llamaradas solares, la cual categoriza a una llamarada de clase X1 como un evento de magnitud, el estallido quedó registrado como X9, lo que lo convierte en una de las llamaradas solares más intensas de los últimos 30 años.

Los gerentes de la NASA decidieron prepararse. Un estallido de tal ferocidad usualmente produce una ráfaga de partículas de alta energía que son peligrosas tanto para los satélites como para los astronautas. Y, efectivamente, momentos después de la explosión, una serie de emisiones en ondas de radio que provenían de una onda de choque en la atmósfera del Sol fue la señal de que un enjambre de partículas estaba en camino.

Y una hora más tarde llegaron. Pero no eran las partículas que los investigadores esperaban.

La nave espacial doble, STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory - Observatorio de Relaciones Solares y Terrestres, en idioma español), de la NASA, llevó a cabo el descubrimiento: "Fue un estallido de átomos de hidrógeno", dice Mewaldt. "No había otros elementos presentes, ni siquiera helio (la segunda especie atómica que más abunda en el Sol). El hidrógeno puro fluyó alrededor de ambas naves durante 9 minutos".

Después vinieron más de 30 minutos de quietud. El estallido se calmó y los contadores de partículas de las naves STEREO regresaron a los niveles bajos. El evento parecía haber terminado, cuando una nueva onda de partículas envolvió a las naves. Estos eran los "átomos rotos" que, se supone, deben de producir las llamaradas —protones e iones más pesados, como el helio, el oxígeno y el hierro. "Mejor tarde que nunca", dijo.

Arriba: Conteos de partículas de las naves STEREO, el 5 de diciembre de 2006. El eje vertical mide el ángulo hacia el Sol. Nótese cómo el estallido inicial de hidrógeno llegó desde un ángulo más angosto, mientras que los iones que le siguieron llegaron en enjambres desde todas direcciones. Esta "acción de enjambre" es el resultado de deflexiones producidas por el campo magnético del Sol —una fuerza que no siente el hidrógeno neutro.

Al principio, esta secuencia de eventos sin precedente sorprendió a los científicos, pero ahora Mewaldt y sus colegas creen que están llegando al fondo del misterio.

Primero, ¿cómo resistieron los átomos de hidrógeno a la destrucción?

"No lo hicieron", dice Mewaldt. "Creemos que comenzaron su viaje hacia la Tierra en partes, como protones y electrones. Antes de que escaparan de la atmósfera del Sol, sin embargo, algunos de los protones recapturaron un electrón, formando de este modo átomos intactos de hidrógeno. Los átomos dejaron atrás al Sol viajando en un único y rápido disparo antes de ser divididos de nuevo". (Para los expertos: el equipo cree que los electrones fueron recapturados mediante la acción combinada de procesos de recombinación radiactiva e intercambio de carga.)

Segundo, ¿qué fue lo que retrasó la llegada de los iones?

"Simple", dice Mewaldt. "Los iones están cargados eléctricamente y pueden sentir el campo magnético del Sol. El magnetismo solar desvía a los iones y hace más lento su avance hacia la Tierra. Los átomos de hidrógeno, por otro lado, son eléctricamente neutros. Pueden salir disparados del Sol sin sufrir interferencia magnética.

Imaginemos a dos corredores que luchan por llegar a la meta. A uno (el ión) se lo obliga a correr en zigzag en tramos tan anchos como la órbita de Marte. El otro (el átomo de hidrógeno) corre en línea recta. ¿Quién ganará?

"Los átomos de hidrógeno llegaron a la Tierra dos horas antes que los iones", dice Mewaldt.

Mewaldt cree que todas las llamaradas intensas podrían emitir ráfagas de hidrógeno, pero simplemente no se las habían observado antes. El investigador espera que ocurran más llamaradas de tipo X ahora que las naves espaciales STEREO se encuentran ampliamente separadas; están ubicadas prácticamente en lados opuestos del Sol. (En 2006, aún se encontraban casi juntas, cerca de la Tierra.) Las naves STEREO A y B podrían ser capaces de triangular futuros estallidos y localizar la fuente de hidrógeno. Esto permitiría al equipo poner a prueba sus ideas sobre este sorpresivo fenómeno.

"Todo lo que necesitamos ahora", dice, "es algo de actividad solar".

Para obtener mayor información sobre esta investigación, consulte el artículo "Observaciones de átomos energéticos neutrales, llevadas a cabo por las naves STEREO durante la llamarada solar del 5 de diciembre de 2006" ("STEREO Observations of Energetic Neutral Atoms during the 5 December 2006 Solar Flare"), por R. A. Mewaldt y colaboradores, en un próximo número de la revista científica Astrophysical Journal Letters.

martes, 17 de marzo de 2009

El viento solar desgarra la atmósfera de Marte

Un científico descubrió que existe la posibilidad de
que el viento solar arranque pedazos de
la atmósfera de Marte.

Nov. 21, 2008: Un grupo de investigadores ha encontrado nuevas evidencias de que la atmósfera de Marte está siendo arrancada por el viento solar. No es una erosión suave y continua, sino un verdadero proceso de desgarramiento, en el cual trozos de aire marciano se despegan del planeta y se alejan dando tumbos en el espacio profundo. Este sorprendente mecanismo podría ayudar a resolver un antiguo misterio sobre el Planeta Rojo.

"Esto ayuda a explicar por qué Marte tiene tan poco aire", dice David Brain, de la Universidad de California, en Berkeley, quien presentó estos hallazgos en el Taller sobre Plasmas de Huntsville (Huntsville Plasma Workshop), el 27 de octubre.

ver leyenda Hace miles de millones de años, Marte tenía mucho más aire que ahora. (Nota: el "aire" marciano está compuesto principalmente por bióxido de carbono, no por la mezcla de nitrógeno y oxígeno que respiramos aquí en la Tierra.) Los antiguos lechos lacustres de Marte, así como sus canales fluviales, cuentan la historia de un planeta que alguna vez estuvo cubierto por agua en abundancia y envuelto en una capa atmosférica lo suficientemente gruesa como para evitar que el agua se evaporara hacia el espacio. Algunos investigadores creen que la atmósfera de Marte fue alguna vez tan densa como la de la Tierra. En la actualidad, sin embargo, todos esos lagos y ríos están secos y la presión atmosférica en Marte es apenas un 1 por ciento de la terrestre a nivel del mar. Una taza de agua colocada casi en cualquier punto de la superficie marciana herviría y se evaporaría rápida y violentamente, como resultado de la extremadamente baja presión del aire.

Arriba, derecha: Concepto artístico del antiguo Marte cubierto por abundante agua y aire. [Imagen ampliada]


Entonces, ¿a dónde fue el aire? Los investigadores consideran varias posibilidades: Un asteroide que chocó contra Marte hace mucho tiempo podría haber hecho volar una porción de la atmósfera del planeta en un único y violento evento. O bien, la pérdida se pudo dar lenta y gradualmente, como resultado del implacable "soplado a chorro" por parte de las partículas de viento solar, durante miles de millones de años. O puede haber sucedido que ambos mecanismos hayan contribuido.

Brain ha revelado una nueva posibilidad —un proceso de desgarramiento diario e intermedio entre los modelos del gran cataclismo y de la erosión lenta. Las pruebas provienen de la sonda espacial Mars Global Surveyor ó MGS (Topógrafo Global de Marte, en idioma español), que ya se encuentra fuera de funcionamiento.

En 1998, el MGS descubrió que Marte tenía un campo magnético muy extraño. En vez de ser una burbuja global, como la Tierra, el campo marciano tiene forma de sombrillas magnéticas que surgen de la superficie y se elevan más allá de las capas superiores de la atmósfera de Marte. Estas sombrillas se cuentan por docenas y cubren aproximadamente un 40 por ciento de la superficie del planeta, principalmente en el hemisferio sur.

Durante años, los investigadores pensaron que las sombrillas hacían las veces de escudo de la atmósfera marciana, protegiendo de la erosión ocasionada por el viento solar a las bolsas de aire localizadas por debajo de ellas. Sorprendentemente, Brain ha descubierto que lo opuesto también podría ser válido: "Las sombrillas se hallan ubicadas donde los trozos de aire están siendo arrancados".

Arriba: El viento solar sopla contra Marte y arranca plasmoides que contienen material atmosférico de las capas superiores de sombrillas magnéticas. Crédito: Artista gráfico Steve Bartlett. [Imagen ampliada]

Ante sus colegas, en el taller, Brain describió cómo hizo el descubrimiento hace apenas algunos meses:

Brain se encontraba revisando datos de archivo de los sensores de partículas y campos del Topógrafo de Marte. "Tenemos mediciones de 25.000 órbitas", dice. En una de esas órbitas, el MGS pasó a través de la capas superiores de una de las sombrillas magnéticas. Brain notó que el campo magnético de la sombrilla se había enlazado al campo magnético del viento solar. Los físicos llaman a esto "reconexión magnética". Lo que pasó a continuación no se sabe con total certeza pero las lecturas del Topógrafo Global son coherentes con el siguiente escenario: "Los campos reconectados se envolvieron alrededor de un paquete de gas en la parte superior de la atmósfera, formando una cápsula magnética de mil kilómetros de ancho con aire ionizado atrapado en su interior", dice Brain. "La presión del viento solar hizo que la cápsula se desinflara y se alejara volando, llevando consigo su carga de aire". Desde entonces, Brain ha encontrado una docena más de ejemplos. Las cápsulas magnéticas o "plasmoides" (plasmoids, en idioma inglés) tienden a ser arrancadas sobre el polo sur de Marte, principalmente porque la mayoría de las sombrillas magnéticas se encuentran en el hemisferio sur del planeta.

Arriba: Dave Brain, de la Universidad de California, en Berkeley, presentó esta diapositiva en el Taller sobre Plasmas de Huntsville para explicar en forma gráfica la manera en que los plasmoides se llevan consigo aire de Marte. [Imagen ampliada]

Brain no está preparado para declarar que el misterio está resuelto. "Aún no estamos seguros de cuán a menudo se forman los plasmoides o cuánto más gas contiene cada uno de ellos". El problema radica en que el Topógrafo Global de Marte no estaba diseñado para estudiar el fenómeno. La nave estaba equipada únicamente para detectar electrones y no los iones más pesados que compondrían la mayor porción del gas atrapado. "Iones y electrones no siempre se comportan de la misma manera", advierte. También, el MGS tomó una muestra de las sombrillas a altitudes fijas y a la misma hora local cada día. "Necesitamos tomar una muestra de muchas altitudes y horarios para entender realmente estos eventos dinámicos".

En resumen, Brian dijo al público asistente que "se necesitan más datos".

El investigador deposita sus esperanzas en una nueva misión de la NASA llamada MAVEN, que es la abreviación en idioma inglés de "Mars Atmosphere and Volatile Evolution" o "Atmósfera de Marte y Evolución Volátil". MAVEN es un satélite que orbitará a la altura de las capas superiores de la atmósfera marciana y cuyo lanzamiento ya está aprobado para el año 2013. La sonda está específicamente diseñada para estudiar la erosión atmosférica. MAVEN podrá detectar electrones, iones y átomos neutros; también podrá medir campos magnéticos y eléctricos y podrá viajar alrededor de Marte en una órbita elíptica, atravesando las sombrillas magnéticas a diferentes altitudes, ángulos y horarios del día. Asimismo, podrá explorar regiones localizadas tanto cerca como lejos de las sombrillas, otorgando de este modo a los investigadores la perspectiva completa que necesitan.

Si realmente hay trozos de aire magnetizado que están siendo arrancados, MAVEN podrá verlos y medir la tasa de pérdida de gas atmosférico. "Personalmente, pienso que este mecanismo es importante", dice Brain, "pero MAVEN podría demostrar que estoy equivocado".

Mientras tanto, el Misterio del Aire Extraviado en Marte pareciera estar ya dando algunas buenas pistas.


domingo, 15 de marzo de 2009

Se descubrieron rayos cósmicos de un misterioso objeto cercano

Investigadores descubrieron un enigmático exceso de
electrones de alta energía que bombardean la Tierra
desde el espacio. Aún se desconoce cuál es la fuente
de estos rayos cósmicos.

Nov. 19, 2008: Un equipo internacional de investigadores ha descubierto un enigmático exceso de electrones que bombardean la Tierra desde el espacio. Se desconoce cuál es la fuente de estos rayos cósmicos, pero debe de estar cerca del sistema solar y podría estar hecha de materia oscura. Los resultados del descubrimiento se informan en el ejemplar del 20 de noviembre de la revista Nature.

"Este es un gran descubrimiento", dice el coautor del informe John Wefel, de la Universidad Estatal de Louisiana. "Es la primera vez que vemos una fuente discreta de rayos cósmicos acelerados que se destacan sobre el fondo galáctico".

Derecha: Concepto artístico de rayos cósmicos que golpean contra la atmósfera superior de la Tierra. Crédito de la imagen: Simon Swordy, Universidad de Chicago. [Imagen ampliada]

Los rayos cósmicos galácticos son partículas subatómicas aceleradas a casi la velocidad de la luz por explosiones de supernovas distantes y por otros sucesos violentos. Dichos rayos viajan por toda la Vía Láctea, formando una nube de partículas de alta energía que ingresa al sistema solar desde todas direcciones. Los rayos cósmicos están compuestos principalmente por protones y núcleos atómicos más pesados con una "pizca" de electrones y fotones que "condimentan" la mezcla.

Para estudiar los rayos cósmicos más poderosos e interesantes, Wefel y algunos colegas han pasado los últimos ocho años haciendo volar una serie de globos a través de la estratosfera, sobre la Antártida. En todas esas oportunidades, la carga útil fue un detector de rayos cósmicos financiado por la NASA, llamado ATIC (sigla que en idioma inglés significa: Advanced Thin Ionization Calorimeter o Calorímetro Avanzado de Baja Ionización, en idioma español). El equipo esperaba que el ATIC llevará la cuenta de la mezcla usual de partículas, principalmente de protones e iones, pero el calorímetro descubrió algo extra: abundancia de electrones de alta energía.

Wefel compara esto con conducir por una carretera entre sedanes, furgonetas y camiones, cuando de repente una gran cantidad de Lamborghini irrumpen en el tránsito normal. "Uno no espera ver tantos automóviles de carrera en el camino, o tantos electrones de alta energía en la mezcla de rayos cósmicos". Durante cinco semanas, en las cuales se lanzaron globos, en 2000 y 2003, el ATIC contó 70 electrones en exceso en el rango de energía de 300-800 GeV. ("Exceso" significa sobre y por arriba de la cantidad usual esperada del fondo galáctico.) Setenta electrones puede no sonar como una gran cantidad pero, al igual que setenta Lamborghini en la carretera, es un exceso significativo.

Arriba: Cuentas de electrones de alta energía realizada por el ATIC. La curva triangular ajustada a los datos proviene de un modelo de aniquilación de materia oscura que presenta una partícula Kaluza-Klein con una masa cercana a los 620 GeV. Los detalles se pueden encontrar en la edición de Nature del 20 de noviembre de 2008: "Un exceso de electrones de rayos cósmicos a energías de 300-800 GeV" ("An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800 Gev"), por J. Chang y colaboradores. [Imagen ampliada]

"La fuente de estos exóticos electrones debe de estar relativamente cerca del sistema solar —a no más de un kiloparsec de distancia", dice el coautor de la investigación, Jim Adams, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center, en idioma inglés), de la NASA.

¿Por qué debe de estar cerca la fuente? Adams explica: "Los electrones de alta energía pierden energía rápidamente conforme vuelan a través de la galaxia. Se desprenden de la energía principalmente de dos maneras: (1) cuando colisionan con protones de menor energía, en un proceso llamado dispersión inversa de Compton y (2) cuando irradian parte de su energía moviéndose en forma de espiral a través del campo magnético de la galaxia". Para cuando un electrón ha viajado un kiloparsec completo, ya no es de tan 'alta energía'.

Por lo tanto, los electrones de alta energía son locales. Algunos miembros del equipo de investigación creen que la fuente podría estar a menos de unos cientos de parsecs de distancia. A modo de comparación, el disco de la galaxia espiral denominada Vía Láctea mide cerca de treinta mil parsecs de ancho. (Un parsec es equivale a aproximadamente tres años luz.)

"Lamentablemente", dice Wefel, "no podemos ubicar la fuente en el cielo". Aunque el ATIC mide la dirección de las partículas que ingresan, es difícil traducir esos ángulos de ingreso a coordenadas celestes. En primer lugar, el detector estaba alojado en una canasta de un globo que se balanceaba alrededor del Polo Sur en un vórtice turbulento de vientos de gran altitud; eso hace que sea difícil ubicar la fuente. Además, las direcciones de los electrones que ingresan han sido revueltas hasta cierto punto por los campos magnéticos galáticos. "Lo mejor que el ATIC podría esperar es medir una anisotropía general —un lado del cielo respecto del otro ".

Derecha: El detector de rayos cósmicos del ATIC asciende hacia la estratosfera amarrado a un globo de investigación de gran altitud. Más imágenes del lanzamiento: #1, #2, #3.

Esta inexactitud da rienda suelta a la imaginación. Las posibilidades menos exóticas incluyen, por ejemplo, un pulsar cercano, un 'microcuasar' o un agujero negro de masa estelar (todos ellos son capaces de acelerar electrones a estas energías). Es posible que una fuente de este tipo merodee no muy lejos sin ser detectada. El recientemente lanzado Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi, de la NASA, está apenas comenzando a examinar el cielo con suficiente sensibilidad como para revelar algunos de estos objetos.

Una posibilidad aún más tentadora es la materia oscura.

Existe una clase de teorías físicas llamadas "teorías de Kaluza-Klein" que busca conciliar la gravedad con otras fuerzas fundamentales, y lo hace proponiendo dimensiones extra. Además de la familiar tridimensión de la experiencia humana, podría haber hasta ocho dimensiones más tejidas en el espacio que nos rodea. Una explicación popular sobre la materia oscura, que todavía no ha sido demostrada, es que las partículas que la forman habitan las dimensiones extra. Nosotros sentimos su presencia mediante la fuerza de gravedad, pero no las detectamos de ninguna otra manera.

¿Cómo es que esto produce rayos cósmicos en exceso? Las partículas de Kaluza-Klein tienen la curiosa propiedad (una de muchas) de ser sus propias antipartículas. Cuando dos de ellas colisionan, se aniquilan mutuamente, produciendo de este modo un rocío de fotones y electrones de alta energía. Sin embargo, los electrones no se pierden en dimensiones escondidas sino que se materializan en las 3 dimensiones del mundo real donde el ATIC puede detectarlas como "rayos cósmicos".

"Nuestros datos podrían ser explicados por una nube o grumo de materia oscura en los alrededores del sistema solar", dice Wefel. "En particular, existe una hipotética partícula Kaluza-Klein con una masa cercana a los 620 GeV que, al ser aniquilada, debería producir electrones con el mismo espectro de las energías que observamos".

El hecho de poner a prueba esta posibilidad no es menor porque la materia oscura es muy, bueno, oscura. Pero puede ser posible encontrar la nube buscando otros productos de la aniquilación, tales como los rayos gamma. De nuevo, el Telescopio Espacial Fermi puede tener la mejor oportunidad de ubicar la fuente.

"Sea lo que sea", dice Adams, "va a ser increíble".

Para obtener más información acerca de esta investigación, consultar "Un exceso de electrones de rayos cósmicos a energías de 300-800 GeV" ("An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800 Gev"), por J. Chang y colaboradores, en el ejemplar del 20 de noviembre de 2008, de Nature.

viernes, 13 de marzo de 2009

El telescopio Hubble observa directamente un planeta en órbita alrededor de otra estrella

El Telescopio Espacial Hubble, de la NASA, tomó la
primera imagen, en luz visible, de un planeta en órbita
alrededor de otra estrella.

Nov. 13, 2008: El telescopio Hubble, de la NASA, ha tomado la primera imagen, en luz visible, de un planeta que gira alrededor de otra estrella. El planeta, llamado Formalhaut b, posee una masa que, se estima, no es más grande que tres veces la de Júpiter y orbita la brillante estrella Fomalhaut en el hemisferio sur del cielo. Dicha estrella se localiza a 25 años luz de distancia en la constelación Piscis Australis, o "Pez del Sur".

ver leyenda

Arriba: Concepto artístico de la estrella Fomalhaut y el planeta de clase joviana que fue observado con el Telescopio Espacial Hubble. El planeta, llamado Fomalhaut b, orbita la estrella de 200 millones de años de edad cada 872 años terrestres. Crédito: ESA, NASA y L. Calcada (ESO para STScI)

Fomalhaut ha sido una buena candidata para la caza de planetas desde que se halló un exceso de polvo alrededor de la estrella (señal inequívoca de formación planetaria) a principios de la década de 1980. Este hallazgo se produjo utilizando el Satélite para Astronomía Infrarroja o IRAS (sigla que en idioma inglés significa: Infrared Astronomy Satellite), de la NASA.

En 2004, el coronógrafo de la Cámara de Alta Resolución (High Resolution Camera), instalado en la Cámara Avanzada para Sondeos (Advanced Camera for Surveys) del telescopio Hubble, produjo la primera imagen resuelta, en luz visible, de la región que rodea a Fomalhaut. (Nota: un coronógrafo es un aparato que puede bloquear la luz brillante de una estrella central para revelar objetos tenues que se encuentren a su alrededor). La imagen mostró claramente un anillo de residuos protoplanetarios de aproximadamente 34.600 millones de kilómetros de diámetro (21.500 millones de millas) con una orilla interna claramente definida.

Este gran anillo de residuos es similar al Cinturón de Kuiper que rodea a nuestro sistema solar y que contiene toda una gama de cuerpos helados que van desde granos de polvo hasta objetos del tamaño de planetas enanos, como Plutón.

El astrónomo que utiliza el telescopio Hubble, Paul Kalas, de la Universidad de California, en Berkeley, y los miembros de su equipo, propusieron en 2005 una hipótesis que establece que el anillo de polvo estaba siendo gravitacionalmente modificado o, en la jerga astronómica, "pastoreado" por un planeta localizado entre la estrella y la orilla interna del anillo.

Ahora, el telescopio Hubble ha fotografiado directamente un punto que actúa como fuente de luz, el cual se localiza a 2.900 millones de kilómetros (1.800 millones de millas) de la orilla interna del anillo. Los resultados están informados en la edición de la revista científica Science, del 14 de noviembre.

"Nuestras observaciones con el telescopio Hubble fueron increíblemente demandantes. Fomalhaut b es mil millones de veces más tenue que la estrella. Comenzamos este programa en el año 2001 y nuestra perseverancia finalmente dio sus frutos", dice Kalas.

Las observaciones, llevadas a cabo con un intervalo de 21 meses, realizadas con el coronógrafo de la Cámara Avanzada para Sondeos, muestran que el objeto se está moviendo en una trayectoria alrededor de la estrella y, por lo tanto, está gravitacionalmente ligado a ella. El planeta orbita a una distancia de 17.200 millones de kilómetros (10.700 millones de millas) de la estrella, o lo que equivale a aproximadamente 10 veces la distancia de Saturno al Sol.

ver leyendaEl planeta es más brillante de lo esperado para un objeto que posee tres veces la masa de Júpiter. Una posibilidad es que tenga un anillo de hielo y polvo, similar al de Saturno, que refleje la luz de la estrella. El anillo podría finalmente unirse y formar lunas. El tamaño estimado de dicho anillo se puede comparar con la región entre Júpiter y sus cuatro satélites mayores.

Derecha: Esta imagen en luz visible tomada con el telescopio Hubble muestra al recientemente descubierto planeta Fomalhaut b en órbita alrededor de su estrella materna. [Imagen ampliada]

Kalas y su equipo inicialmente usaron el telescopio Hubble para fotografiar a la estrella Fomalhaut, en 2004, y de este modo hicieron el descubrimiento inesperado del anillo de residuos. En esa ocasión, notaron algunas fuentes brillantes en la imagen que podrían ser planetas. Una imagen de seguimiento, en 2006, mostró que uno de los objetos había cambiado de posición respecto de la que tenía en 2004. El tamaño del desplazamiento entre las dos fotografías corresponde a una órbita con un período de 872 años, calculado mediante las leyes de Kepler del movimiento planetario.

Se planean ya futuras observaciones en las que se intentará ver al planeta en luz infrarroja y se buscará evidencia de nubes de vapor de agua en su atmósfera. Esto dará pistas sobre la evolución de un planeta relativamente nuevo, de 100 millones de años de edad. Las mediciones astrométricas de la órbita del planeta permitirán lograr una precisión suficiente para determinar una masa exacta.

El Telescopio Espacial James Webb, de la NASA, cuyo lanzamiento se encuentra programado para el año 2013, podrá llevar a cabo observaciones coronográficas de Fomalhaut en el infrarrojo cercano y medio. Asimismo, el telescopio Webb podrá "cazar" nuevos planetas en el sistema y examinar la región interna del anillo de polvo en busca de estructuras tales como un cinturón de asteroides interno.

Para obtener mayor información acerca de esta historia y del Telescopio Espacial Hubble, visite: http://www.nasa.gov/hubble

miércoles, 11 de marzo de 2009

La NASA comienza la caza de nuevas lluvias de meteoros

Astrónomos de la NASA han instalado una estación de
monitoreo para explorar el cielo nocturno en busca de
lluvias de meteoros desconocidas o inesperadas —y están
encontrando más de lo que esperaban.

Nov. 10, 2008: Todo comenzó como en un día normal. El astrónomo y experto en meteoros, Bill Cooke, se despertó, se vistió y se dirigió a su oficina en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales (Marshall Space Flight Center, en idioma inglés). Sus colegas lo saludaron como de costumbre, no había indicios de emoción.

Entonces revisó su correo electrónico.

"Así me enteré —¡Me quedé dormido durante un estallido de meteoros!"

Durante las horas de oscuridad, antes del amanecer del 9 de septiembre de 2008, un sorpresivo aluvión de meteoros cayó sobre los cielos de Huntsville, Alabama. Más de una docena de dichos meteoros eran bólidos más brillantes que Júpiter y Venus; unos pocos de ellos incluso proyectaron sombras. Cooke, al igual que todas las personas que conoce, estaba dormido y no vio nada.

Pero la cámara Sentinel (centinela) de cielo completo, ubicada en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, grabó todo y, cuando terminó, le dejó un correo electrónico donde se resumía el estallido.

Arriba: Un estallido de meteoros brillantes sobre el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, observado por el sistema Sentinel, el 9 de septiembre de 2008. [Video]

"Nuestro sistema Sentinel está compuesto por una cámara controlada por computadora, una lente ojo de pez y una grabadora de video digital. Este sistema fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Ontario del Oeste (University of Western Ontario, en idioma inglés) para estudios de meteoros sobre Canadá, y ahora nosotros lo hemos adaptado para nuestros propósitos. Cada noche, Sentinel patrulla el cielo, buscando lo inesperado, y nunca le da sueño".

En años anteriores, alrededor del 9 de septiembre, observadores del cielo habían notado ocasionalmente una pequeña cantidad de meteoros poco brillantes que salían de la constelación de Perseo. A la lluvia, que provenía de un cometa desconocido, se la denominó "las Perseidas de septiembre" y raramente se la monitoreó porque se creía que era un espectáculo que no valía la pena.

"Ahora sabemos más", dice Cooke. "Las Perseidas de septiembre de 2008 fueron fantásticas". En algún momento en el pasado, el cometa progenitor de la lluvia debió de haber dejado una corriente de residuos polvorientos, la cual está ahora a la deriva cruzando la órbita de la Tierra. Aparentemente, la corriente contiene cúmulos o filamentos de polvo que pueden producir estallidos de meteoros cuando la Tierra se encuentra con uno de ellos. "Con qué frecuencia ocurre esto es lo que todos quieren adivinar".

Responder la pregunta ¿con qué frecuencia? es una de las metas del sistema Sentinel. Podría haber muchas corrientes de residuos "allá afuera" cruzando la órbita de la Tierra y causando estallidos que pasan desapercibidos porque, bueno, incluso los astrónomos necesitan dormir. Usando el sistema Sentinel, "podemos descubrir nuevas corrientes de meteoroides que podrían representar un peligro para las naves espaciales y para los satélites —o simplemente podrían desplegar un bonito espectáculo de vez en cuando".

Hubiera sido lindo rastrear al cometa progenitor de los bólidos del 9 de septiembre, resolviendo así el misterio de su origen, pero Sentinel no pudo hacer eso. Una sola cámara no es suficiente para medir la trayectoria tridimensional de un meteoroide. Para resolver el problema, el equipo de Cooke ha instalado una segunda cámara a 161 kilómetros (100 millas) de distancia, en el norte de Georgia, en el Centro de Ciencias del Condado de Walker.

"Con dos cámaras podemos reunir los datos que necesitamos para calcular órbitas", explica.

La primera prueba exitosa de las dos estaciones del sistema Sentinel tuvo lugar el 1 de octubre de 2008, cuando un meteoroide de un centímetro chocó contra la atmósfera de la Tierra, sobre el Sureste de Estados Unidos, con una energía de aproximadamente 227 kilogramos (500 libras) de TNT. Ambas cámaras grabaron el bólido:

Arriba: Un meteoro explota en la atmósfera, sobre Huntsville, Alabama, el 1 de octubre de 2008. El video completo muestra el mismo bólido primero sobre Huntsville, Alabama, y después sobre el Condado de Walker, Georgia. [Videos: mov, avi, m4v]

Usando el programa Asgard, desarrollado por Rob Weryk, de la Universidad de Ontario del Oeste, el sistema Sentinel automáticamente calculó la órbita del meteoroide y envió a Cooke un mensaje de correo electrónico con los resultados. "Vino desde el cinturón de asteroides", dice: diagrama.

Cooke está especialmente interesado en los meteoroides de un centímetro porque él y sus colegas en la Oficina de Medio Ambiente de Meteoroides (Meteoroid Environment Office, en idioma inglés), de la NASA, frecuentemente los ven impactando contra la Luna. Desde 2005, han grabado más de 100 impactos lunares. A diferencia de la Tierra, la Luna no tiene atmósfera para amortiguar el golpe de los meteoroides que llegan; simplemente chocan contra el suelo y explotan. Con los planes de la NASA de enviar seres humanos de regreso a la Luna, la frecuencia y la potencia de los impactos lunares se ha convertido en un tema de considerable interés. Estudiando los meteoroides a corta distancia en los cielos de Alabama, él espera aprender más sobre sus propiedades, especialmente sus velocidades, las cuales son un factor importante en la eficiencia luminosa —es decir, espera saber cuánta energía cinética del meteoroide se convierte en luz cuando éste se desintegra al impactar. Esto ayudará a los investigadores a entender los destellos distantes que ven en la Luna.

¡Descubrir nuevas lluvias de meteoros en la Tierra es lo que faltaba!

"Revisar mi correo electrónico", dice Cooke, "nunca había sido tan divertido".

domingo, 8 de marzo de 2009

El caso de las explosiones de rayos gamma extraviadas

Los astrónomos se preguntan dónde estarán las explosiones de
rayos gamma de las épocas tempranas del universo.

Octubre 22, 2008: Las explosiones de rayos gamma son, por mucho, las más brillantes y poderosas del universo, se ubican en segundo lugar después del Big Bang (Gran Explosión). Por lo tanto, tal vez parezca algo sorprendente que un grupo de dichas explosiones se haya extraviado.

Una sola explosión de rayos gamma (Gamma-ray Burst o GRB, por su sigla en idioma inglés) fácilmente puede eclipsar a una galaxia completa que contenga cientos de miles de millones de estrellas. Los telescopios de gran potencia pueden verlas claramente en el universo. Y, dado que cuanto más en profundidad se mira en el espacio, más hacia atrás en el tiempo se ve, los astrónomos deberían poder ver las GRB de la época en que se estaban formando las primeras estrellas, después del Big Bang.

Pero, sin embargo, no pueden hacerlo. Las explosiones de rayos gamma de aquella época temprana parecen estar extraviadas y los astrónomos se preguntan dónde estarán.

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Arriba: Concepto artístico de la formación de las primeras estrellas después del Big Bang. Crédito: NASA. [Imagen ampliada]

"Este es uno de los interrogantes más grandes en el ámbito del estudio de los rayos gamma", dice el astrofísico Neil Gehrels, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales. "Es un tema del que hablaremos mucho hoy en el simposio sobre las GRB".

Gehrels reunió aproximadamente a cien de sus colegas de 25 países para el Sexto Simposio sobre Explosiones de Rayos Gamma de Huntsville, el cual se lleva a cabo esta semana en Huntsville, Alabama. Las explosiones de rayos gamma extraviadas constituyen uno de los misterios más importantes de la orden del día.

Hasta hace poco tiempo, los expertos lidiaban con un interrogante aún más fundamental acerca de las GRB: ¿Qué diablos son? Los astrónomos han observado estas asombrosas explosiones desde la década de 1960, pero nadie pudo imaginar un evento lo suficientemente poderoso como para crearlas.

La respuesta provino finalmente de Stan Woosley, un astrofísico teórico de la Universidad de California, en San Diego. Woosley sugirió que cuando son jóvenes, las estrellas supermasivas con bajo contenido de metal colapsan bajo su propio peso para formar agujeros negros; la rotación de las estrellas canaliza la energía explosiva en dos chorros aerodinámicos que se disparan desde los polos de las estrellas, como el eje de un giroscopio. Nosotros sólo vemos la explosión si uno de esos chorros apunta casualmente hacia la Tierra. La concentración de energía en chorros estrechos es el motivo por el cual las GRB que sí observamos parecen tan extraordinariamente brillantes.

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Derecha: Modelo de colapso de las explosiones de rayos gamma. Haga clic en la imagen para ver una animación de 5 MB.

Nota: El "modelo de colapso" de Woosley explica la explosión común de rayos gamma prolongada, que dura 2 segundos o más. El origen de otra clase de GRBs de vida más corta continúa siendo un misterio, pero esa es otra historia.

Las primeras ondas de formación de estrellas después del Big Bang deberían haber producido una gran cantidad de estrellas supermasivas, pobres en metal, a punto de colapsar. Si esto fuera cierto, deberían abundar las GRB de aquella época. Entonces, ¿dónde están?

Una posibilidad es que no se hayan extraviado.

"Parte del problema es que los perfiles de las explosiones se extienden a causa de la expansión del universo, por lo cual en primer lugar es más difícil reconocerlas como explosiones", explica la astrofísica Lynn Cominsky, de la Universidad Estatal de Sonoma. "Las explosiones podrían estar ocurriendo, pero no las estamos detectando".

Otro problema es la luminiscencia (el remanente que se va debilitando y que brinda tanta información sobre una explosión, incluyendo su distancia). "Las luminiscencias de las GRB más distantes pueden tornarse demasiado rojas como para que las actuales generaciones de telescopios puedan verlas", destaca.

see caption"El corrimiento al rojo" indica en qué medida la longitud de onda de la luz se extiende cuando viaja hacia nosotros a través del universo en expansión. Cuanto más lejana está una cosa, más se expande su luz y más roja se torna. Hasta hace poco tiempo, el mayor corrimiento al rojo que se había medido para una GRB era de 6,3. Luego, el mes pasado, Gehrels y sus colegas descubrieron, utilizando el satélite Swift, de la NASA, una GRB con un corrimiento al rojo de 6,7 o 12.800 millones de años luz de distancia. Hasta el momento, ése es el récord.

Derecha: Luminiscencia en rayos X de una explosión de rayos gamma en corrimiento al rojo de 6,7: historia completa.

"Se predicen explosiones de rayos gamma con corrimientos al rojo en un rango de 10 a 20, pero hasta el momento nadie ha visto nada más allá de 6,7", dice Cominsky.

La luminiscencia de las explosiones tan distantes se tornaría completamente roja hasta llegar al infrarrojo. "En la actualidad, se están realizando grandes esfuerzos para tratar de obtener esas observaciones infrarrojas", dice Gehrels; pero, mientras tanto, es difícil verificar si una GRB, con un corrimiento superior a 7, se encuentra verdaderamente tan alejada.

A medida que se introduzcan mejoras en los telescopios, los científicos finalmente deberían poder medir la distancia hasta las GRB con corrimientos al rojo superiores a 7, si dichas GRB existieran. Y ése es un gran SÍ. ¿Qué sucedería si las GRB extraviadas realmente están extraviadas?

"Eso nos enseñaría algo muy interesante acerca del universo", afirma Gehrels.

El Sexto Simposio sobre Explosiones de Rayos Gamma de Huntsville 2008 está patrocinado por los proyectos Fermi y Swift de la NASA y es presentado por el Equipo Fermi GBM, cuya base se encuentra en el Centro Marshall para Vuelos Espaciales, ubicado en Huntsville.

jueves, 5 de marzo de 2009

Una gran oportunidad para fotografiar a Saturno

El 24 de febrero, cuatro de las lunas de Saturno transitarán
simultáneamente frente al planeta. Esta rara oportunidad
será aprovechada por el telescopio espacial Hubble.

Febrero 19, 2009: Muy pronto, ocurrirá algo tan bonito en Saturno que incluso el telescopio espacial Hubble hará una pausa para mirarlo.

"El próximo 24 de febrero, las cuatro lunas de Saturno transitarán frente al planeta", dice Keith Noll, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial Hubble (Hubble Space Telescope Science Institute o STScI, en idioma inglés). "Titán, Mimas, Dione y Encelado pasarán directamente frente a Saturno y podremos ver sus siluetas cruzar la capa nubosa superior de Saturno —las cuatro lunas al mismo tiempo".

El telescopio Hubble no será el único instrumento que enfocará el evento. Los astrónomos aficionados podrán verlo también. El horario favorece a los observadores que se localicen en la costa del Pacífico en Norteamérica, Alaska, Hawai, Australia y la zona este de Asia.

El 8 de febrero, el astrofotógrafo Christopher Go, de Filipinas, observó un adelanto del evento, cuando la luna Titán hizo su propio tránsito frente a Saturno. Christopher Go grabó esta película usando su telescopio de 11 pulgadas:

Arriba: Titán en tránsito frente a Saturno, el pasado 8 de febrero. Crédito: Christopher Go, de la ciudad de Cebú, Filipinas.

"Me desperté a la una de la madrugada para fotografiar el paso de Titán sobre el disco de Saturno", dice Go. "El cielo estaba nublado, pero tuve la suerte de ver el final del evento a través de un hueco que se abrió entre las nubes. La salida de Titán del disco planetario fue realmente asombrosa, ¡pues dio a la luna un apariencia tridimensional!"

Raramente tienen lugar tránsitos como éste. "Sólo suceden cada 14 o 15 años, cuando las órbitas de las lunas de Saturno se encuentran casi alineadas con la Tierra", dice Noll. En 1995-96, la última vez que la geometría fue adecuada, el telescopio Hubble fotografió dos (Titán y Tetis) y tres (Mimas, Encelado y Dione) lunas en tránsito frente a Saturno. Esta será la primera vez que el gran telescopio capture imágenes de las cuatro juntas.

El evento comienza el martes 24 de febrero por la mañana, a las 10:54 hora universal o UT, en idioma inglés, (2:54 de la madrugada, hora del Pacífico o PST, en idioma inglés) cuando la sombra circular de Titán comience a delinearse sobre las nubes de Saturno. Aproximadamente cuarenta minutos después, veremos al rubicundo disco de Titán cruzar sobre las nubes.

"Titán es tan grande, que se lo puede ver con un ocular simple, en un telescopio pequeño —no se necesitan cámaras especiales", dice Go.

Una por una, las lunas más pequeñas, Mimas, Dione y Encelado seguirán a Titán. A las 14:24 UT, los cuatro satélites y sus sombras formarán puntos oscuros sobre el disco de Saturno simultáneamente: ver animación.

"Para fotografiar las lunas más pequeñas, se requiere un telescopio semi-profesional de tamaño mediano, equipado con una buena cámara CCD", destaca Go.

Arriba: Una fotografía, tomada por el telescopio espacial Hubble, de Titán y Tetis en tránsito frente a Saturno, en 1995. Crédito: E. Karkoschka (Universidad de Arizona) y G. Bacon (STScI).

Las observaciones del Hubble forman parte del Proyecto Heritage (Herencia) del Hubble, un esfuerzo de divulgación de la ciencia, que ya tiene 10 años, cuya meta es producir imágenes de excepcional belleza para el público en general. "Solamente el 0,5% del tiempo de observación del Hubble se dedica al trabajo del Heritage", dice Noll, uno de los líderes del proyecto, "así que somos muy selectivos respecto de los objetos que escogemos para observar". Noll piensa que el tránsito cuádruple podría llegar a ser considerado como una de las mejores tomas planetarias del archivo del Hubble.

Las imágenes podrían aportar ciencia de alto nivel, también.

"El tránsito de Titán será de particular interés", dice Noll. "Los investigadores planean usar a Saturno como luz de fondo para medir el tamaño y la transparencia de la atmósfera de esta luna gigante". El telescopio Hubble también captará una rara vista de los anillos, casi de canto, un punto de vista que podría revelar combaduras en los anillos y satélites aún no descubiertos, y que podría proporcionar nueva información sobre la capacidad de reflexión de la luz que poseen las partículas de los anillos.

"La ciencia de alto nivel puede ser hermosa."

No deje de consultar Ciencia@NASA para ver las fotografías.

Nota del Editor: Para encontrar a Saturno en el cielo este 24 de febrero, mire hacia el Suroeste antes del amanecer. El planeta es fácil de ver, pues brilla como una dorada estrella de primera magnitud en la constelación de Leo: ver mapa del cielo. Debido a una coincidencia cósmica, el 24 de febrero es también el día en el que el cometa Lulin realiza su máximo acercamiento a la Tierra —¡y el cometa estará justo al lado de Saturno! Usando un pequeño telescopio, se puede captar un cometa, un planeta anillado y un tránsito cuádruple de lunas; es una bonita manera de comenzar el día.

domingo, 1 de marzo de 2009

Una estrella lanza llamaradas de rayos gamma

na estrella de neutrones puede emitir intensas llamaradas
capaces de ionizar la capa superior de la atmósfera terrestre
incluso a larga distancia.

Febrero 10, 2009: Las naves Fermi y Swift, de la NASA, se encuentran monitorizando una estrella neutrónica localizada a 30.000 años luz de la Tierra, la cual ha llamado la atención porque emite poderosas llamaradas de rayos gamma.

see caption"En ciertas ocasiones, este impresionante objeto ha hecho erupción emitiendo más de cien llamaradas en apenas 20 minutos", dijo Loredana Vetere, quien se encuentra coordinando las observaciones de Swift en la Universidad del Estado de Pensilvania. "Las llamaradas más intensas emitieron una energía total mayor que la que emite el Sol en 20 años".

Derecha: Concepto artístico de la centelleante estrella en acción. Crédito: Laboratorio de Imágenes Conceptuales del Centro Goddard para Vuelos Espaciales de la NASA [Más información]

La estrella, conocida como SGR J1550-5418, se encuentra ubicada en la constelación sur denominada Norma. Dicha estrella experimentó una serie de erupciones el 3 de octubre de 2008, se tranquilizó por un tiempo y luego volvió a rugir el 22 de enero de 2009, en lo que fue considerado un epidosio intenso.

Debido a sus rápidos estallidos de fuego y a su espectro de rayos gamma, los astrónomos han clasificado al objeto como un "repetidor de rayos gamma suaves" (es sólo el sexto objeto que se conoce de ese tipo). En 2004, una gigantesca llamarada que provino de otro repetidor de rayos gamma suaves resultó ser tan intensa que ionizó la atmósfera superior de la Tierra desde una distancia de 50.000 años luz: más información.

Utilizando datos recopilados mediante un telescopio de rayos-X ubicado en la nave Swift, Jules Halpern, de la Universidad de Columbia, captó los primeros "ecos de luz" que se han visto de un repetidor de rayos gamma suaves. Las imágenes, obtenidas al momento de comenzar el episodio de llamaradas más reciente, muestran lo que parecen ser halos en expansión alrededor de la fuente. Múltiples anillos toman forma a medida que los rayos-X interactúan con las nubes de polvo a diferentes distancias. Haga clic sobre la imagen para ver el video tomado durante 6 días:

Arriba: El telescopio de rayos-X Swift (XRT, por su sigla en idioma inglés) captó un halo que parece haber estado expandiéndose alrededor de la centelleante estrella de neutrones SGR J1550-5418. El halo se formó durante la dispersión de los rayos-X que provenían de las llamaradas más brillantes de las nubes de polvo involucradas. Crédito: NASA/Swift/Jules Halpern, Universidad de Columbia. [Más información]

Los científicos creen que la fuente de estas llamaradas es una estrella de neutrones giratoria (los restos superdensos de una supernova, del tamaño de una ciudad). A pesar de tener apenas 19 kilómetros (12 millas) de diámetro, una estrella neutrónica contiene más masa que el Sol. Se cree que esta estrella de neutrones en particular es una "magnetar" (o magnetoestrella), una estrella neutrónica con un campo magnético increíblemente intenso.

Una teoría muy popular sobre los repetidores de rayos gamma suaves sostiene que las llamaradas son causadas por "terremotos estelares" que tienen lugar en la rígida cubierta externa de la magnetar. A medida que cambia el colosal campo magnético de la magnetar, sus monstruosas fuerzas magnéticas van lastimando la cubierta y, en ocasiones, la rompen. Cuando la cubierta se rompe, produce vibraciones de onda sísmica, que se asemejan a lo que sucede cuando se produce un terremoto, y emite un destello de luz de rayos gamma.


No obstante, todavía no hay nadie que esté seguro de los detalles y queda mucho trabajo por hacer para lograr entender estas hiperactivas y poderosas estrellas.

El telescopio de rayos gamma Fermi, de la NASA, que fue lanzado en junio de 2008, es ideal para este trabajo. "La capacidad que tiene el monitor de llamaradas de rayos gamma del telescopio Fermi para detectar en detalle la estructura de estos eventos nos ayudará a entender mejor la manera en que las magnetares liberan su energía", dijo Chryssa Kouveliotou, una astrofísica del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA, en Huntsville, Alabama. El objeto ha activado el monitor de llamaradas de rayos gamma del telescopio Fermi en más de 95 ocasiones desde el 22 de enero.

El satélite Wind (Viento), de la NASA, la misión conjunta que llevan a cabo la NASA y Suzaku de Japón, y el satélite INTEGRAL, de la Agencia Espacial Europea, también han detectado llamaradas que provienen de SGR J1550-5418.

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