sábado, 28 de marzo de 2020

Revisando Datos de la Voyager 2, Científicos Descubren Un Nuevo Secreto de Urano

Revisando Datos de la Voyager 2, Científicos Descubren Un Nuevo Secreto de Urano 


La Voyager 2 tomó esta imagen cuando se acercó al planeta Urano el 14 de Enero de 1986. El color azulado y nebuloso del planeta se debe al metano en su atmósfera, que absorbe las ondas de luz rojas. Image Credit: NASA/JPL-Caltech

Ocho años y medio después de su gran recorrido por el sistema solar, la nave espacial Voyager 2 de la NASA estaba lista para otro encuentro. Era el 24 de Enero de 1986, y pronto se encontraría con el misterioso séptimo planeta,  el helado Urano.


Durante las siguientes horas, la Voyager 2 voló a 81.433 kilómetros de las cimas de las nubes de Urano, recopilando datos que revelaron dos nuevos anillos, 11 lunas nuevas y temperaturas inferiores a menos 214 ºC. El conjunto de datos sigue siendo la única medida de cerca que hemos hecho del planeta.


Tres décadas después, los científicos que volvieron a inspeccionar esos datos encontraron un secreto más.


Sin el conocimiento de toda la comunidad de física espacial, hace 34 años, la Voyager 2 voló a través de un plasmoide, una burbuja magnética gigante que pudo haber estado llevando la atmósfera de Urano al espacio. El hallazgo plantea nuevas preguntas sobre el entorno magnético único del planeta.
Atmósferas planetarias en todo el sistema solar se están escapando al espacio. El hidrógeno brota de Venus para unirse al viento solar, la corriente continua de partículas que escapa del Sol. Júpiter y Saturno expulsan burbujas de su aire cargado eléctricamente. Incluso la atmósfera de la Tierra tiene fugas. (No se preocupe, se quedará por otros mil millones de años más o menos).


Los efectos son pequeños en las escalas de tiempo humanas, pero pasado el tiempo suficiente, el escape atmosférico puede alterar fundamentalmente el destino de un planeta. Un caso en concreto es Marte.


"Marte solía ser un planeta húmedo con una atmósfera espesa", dijo Gina DiBraccio, física espacial en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA y científica de la misión MAVEN. "Evolucionó con el tiempo" - 4 mil millones de años de fuga al espacio - "para convertirse en el planeta seco que vemos hoy".


El escape atmosférico es impulsado por el campo magnético de un planeta, que puede ayudar y dificultar el proceso. Los científicos creen que los campos magnéticos pueden proteger un planeta, evitando las explosiones del viento solar que destruyen la atmósfera. Pero también pueden crear oportunidades para escapar, como las burbujas gigantes que se desprenden de Saturno y Júpiter cuando las líneas del campo magnético se enredan. De cualquier manera, para comprender cómo cambian las atmósferas, los científicos prestan mucha atención al magnetismo.


Esa es una razón más por la que Urano es un misterio. El sobrevuelo de la Voyager 2 de 1986 reveló lo magnéticamente extraño es el planeta.


"La estructura, la forma en que se mueve ...", dijo DiBraccio, "Urano está realmente solo".


A diferencia de cualquier otro planeta en nuestro sistema solar, Urano gira casi perfectamente de
lado, como una brocheta asada, completando una vuelta una vez cada 17 horas. Su eje de campo magnético apunta a 60 grados de distancia de ese eje de giro, por lo que a medida que el planeta gira, su magnetosfera, el espacio tallado por su campo magnético, se tambalea como un balón de fútbol mal lanzado. Los científicos aún no saben cómo modelarlo.


Esta rareza atrajo a DiBraccio y su coautor Dan Gershman, un compañero físico espacial de Goddard, al proyecto. Ambos formaban parte de un equipo que elaboraba planes para una nueva misión a los 'gigantes de hielo' Urano y Neptuno, y buscaban misterios que resolver. El extraño campo magnético de Urano, medido por última vez hace más de 30 años, parecía un buen lugar para comenzar.


Entonces descargaron las lecturas del magnetómetro de la Voyager 2, que monitorearon la fuerza y la dirección de los campos magnéticos cerca de Urano mientras la nave espacial pasaba volando. Sin tener idea de lo que encontrarían, se acercaron más que los estudios anteriores, trazando un nuevo punto de datos cada 1.92 segundos. Las líneas suaves dieron paso a puntas y salientes irregulares. Y fue entonces cuando lo vieron: un pequeño zigzag con una gran historia.


"¿Crees que podría ser ... un plasmoide?" Gershman le preguntó a DiBraccio, al ver al garabato.


Poco conocido en el momento del sobrevuelo de la Voyager 2, los plasmoides han sido reconocidos como una forma importante en la que los planetas pierden masa. Estas burbujas gigantes de plasma, o gas electrificado, se desprenden del extremo de la cola magnética de un planeta, la parte de su campo magnético expulsado por el Sol como una manga de viento. Con suficiente tiempo, los plasmoides que escapan pueden drenar los iones de la atmósfera de un planeta, cambiando fundamentalmente su composición. Habían sido observados en la Tierra y en otros planetas, pero nadie había detectado plasmoides en Urano, todavía.


DiBraccio ejecutó los datos a través de su canal de procesamiento y los resultados volvieron a estar limpios. "Creo que definitivamente lo es", dijo.


Los plasmoides que DiBraccio y Gershman encontraron ocuparon apenas 60 segundos del vuelo de 45 horas de duración de la Voyager 2 a Urano. Apareció como una señal rápida de arriba a abajo en los datos del magnetómetro. "Pero si lo trazaras en 3D, se vería como un cilindro", dijo Gershman.


Al comparar sus resultados con los plasmoides observados en Júpiter, Saturno y Mercurio, estimaron una forma cilíndrica de al menos 204.000 kilómetros de largo, y hasta aproximadamente 400.000 kilómetros de ancho. Al igual que todos los plasmoides planetarios, los autores creen que estaba lleno de partículas cargadas, principalmente hidrógeno ionizado.


Las lecturas del interior del plasmoide, cuando la Voyager 2 voló a través de él, apuntaron a sus orígenes. Mientras que algunos plasmoides tienen un campo magnético interno retorcido, DiBraccio y Gershman observaron bucles magnéticos suaves y cerrados. Tales plasmoides en forma de bucle se forman típicamente a medida que un planeta giratorio arroja fragmentos de su atmósfera al espacio. 


“Las fuerzas centrífugas se hacen cargo, y el plasmoide se comprime”, dijo Gershman. Según sus estimaciones, los plasmoides como ese podrían representar entre el 15 y el 55% de la pérdida de masa atmosférica en Urano, una proporción mayor que Júpiter o Saturno. Bien puede ser la forma dominante en que Urano arroja su atmósfera al espacio.


¿Cómo ha cambiado el escape de plasmoides de Urano con el tiempo? Con solo un conjunto de observaciones, es difícil de decir.


“Imagínese si una nave espacial volase a través de esta habitación y tratase de caracterizar a toda la Tierra”, dijo DiBraccio. “Obviamente no le mostraría nada sobre cómo es el Sahara o la Antártida”.


Pero los hallazgos ayudan a enfocar nuevas preguntas sobre el planeta. El misterio restante es parte del estudio. “Es por eso que amo la ciencia planetaria”, dijo DiBraccio. “Siempre vas a un lugar que realmente no conoces”.


Actualizado: 26/3/2020

 

sábado, 14 de marzo de 2020

El Moho del Limo Ayuda a Mapear la Materia Oscura que Mantiene Unido el Universo


El Moho del Limo Ayuda a Mapear la Materia Oscura que Mantiene Unido el Universo 


 Los astrónomos se han vuelto creativos al tratar de rastrear la elusiva red cósmica, la columna vertebral a gran escala del cosmos. Los investigadores recurrieron al moho del limo, un organismo unicelular que se encuentra en la Tierra, para ayudarlos a construir un mapa de los filamentos en el universo local (a menos de 500 millones de años luz de la Tierra) y encontrar el gas dentro de ellos. Image Credit: NASA, ESA, y J. Burchett and O. Elek (UC Santa Cruz)


 El comportamiento de una de las criaturas más humildes de la naturaleza está ayudando a los astrónomos a explorar las estructuras más grandes del universo.


El organismo unicelular, conocido como moho del limo (Physarum polycephalum), construye redes filamentosas complejas en busca de alimento, encontrando vías casi óptimas para conectar diferentes ubicaciones. Al dar forma al universo, la gravedad construye una vasta estructura de telarañas de filamentos que unen galaxias y cúmulos de galaxias a lo largo de puentes débiles de cientos de millones de años luz. Hay una extraña semejanza entre las dos redes: una creada por la evolución biológica y la otra por la fuerza de gravedad primordial.


La red cósmica es la columna vertebral a gran escala del cosmos, que consiste principalmente en la misteriosa sustancia conocida como materia oscura y unida con gas, sobre la cual se construyen las galaxias. La materia oscura no se puede ver, pero constituye la mayor parte del material del universo. 


La existencia de una estructura similar a una red en el universo se insinuó por primera vez en la 
 Encuesta Redshift de 1985 realizada en el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica. Desde esos estudios, la gran escala de esta estructura filamentosa ha crecido en estudios posteriores del cielo. Los filamentos forman los límites entre grandes vacíos en el universo.


Pero los astrónomos han tenido dificultades para encontrar estos escurridizos hilos, porque el gas es tan oscuro que es difícil de detectar. Ahora, un equipo de investigadores ha recurrido al moho del limo para ayudarlos a construir un mapa de los filamentos en el universo local (a menos de 500 millones de años luz de la Tierra) y encontrar el gas dentro de ellos.
Diseñaron un algoritmo informático, inspirado en el comportamiento del moho del limo, y lo probaron contra una simulación por ordenador del crecimiento de filamentos de materia oscura en el universo. Un algoritmo de ordenador es similar a una receta que le dice al ordenador exactamente qué pasos tomar para resolver un problema.


Luego, los investigadores aplicaron el algoritmo del molde de limo a los datos que contienen las ubicaciones de 37.000 galaxias mapeadas por el Sloan Digital Sky Survey a distancias correspondientes a 300 millones de años luz. El algoritmo produjo un mapa tridimensional de la estructura cósmica subyacente.


Luego analizaron la luz ultravioleta de 350 quásares (a distancias mucho más lejanas, de miles de millones de años luz) catalogada en el Archivo del Legado Espectroscópico del Hubble, que contiene los datos de los espectrógrafos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Estas lejanas linternas cósmicas son los brillantes núcleos de galaxias activas alimentadas por agujeros negros, cuya luz brilla a través del espacio y a través de la red cósmica en primer plano. Impresa en esa luz estaba la firma reveladora de la absorción de gas de hidrógeno no detectado de otra manera que el equipo analizó en puntos específicos a lo largo de los filamentos. Estas ubicaciones objetivo están lejos de las galaxias, lo que permitió al equipo de investigación vincular el gas a la estructura a gran escala del universo.


"Es realmente fascinante que una de las formas de vida más simples realmente permita conocer las estructuras de mayor escala en el universo", dijo el investigador principal Joseph Burchett, de la Universidad de California (UC), Santa Cruz. "Al utilizar la simulación del molde de limo para encontrar la ubicación de los filamentos de la red cósmica, incluidos los que están lejos de las galaxias, podríamos utilizar los datos de archivo del Telescopio Espacial Hubble para detectar y determinar la densidad del gas frío en las afueras de esos filamentos invisibles. Los científicos han detectado firmas de este gas durante varias décadas, y hemos demostrado la expectativa teórica de que este gas comprende la red cósmica".
 
 
Actualizado: 12/3/2020

sábado, 7 de marzo de 2020

Una Nueva Misión Estudiará el Universo y Buscará Nuevos Planeta

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Este gráfico muestra una simulación de una observación de WFIRST de M31, también conocida como la galaxia Andrómeda. El Hubble usó más de 650 horas para obtener imágenes de las áreas delineadas en azul. Usando WFIRST, cubrir toda la galaxia tomaría solo tres horas. Credits: DSS, R. Gendle, NASA, GSFC, ASU, STScI, B. F. Williams


El proyecto del Telescopio WFIRST de la NASA ha superado un hito crítico programático y técnico, dando a la misión luz verde oficial para comenzar el desarrollo y las pruebas de hardware.

El telescopio espacial WFIRST tendrá un área de visualización 100 veces más grande que la del Telescopio Espacial Hubble de la NASA, lo que le permitirá detectar señales infrarrojas débiles de todo el cosmos mientras genera enormes panoramas del universo, revelando secretos de energía oscura, descubriendo planetas fuera de nuestro sistema solar (exoplanetas) y abordando una gran cantidad de otros temas de astrofísica y ciencia planetaria.

El diseño de WFIRST ya está en una etapa avanzada, utilizando componentes con tecnologías maduras. Estos incluyen hardware heredado --principalmente los recursos del telescopio de calidad del Hubble transferidos a la NASA desde otra agencia federal-- y las lecciones aprendidas del Telescopio Espacial James Webb de la NASA, el observatorio infrarrojo insignia de la agencia, cuyo lanzamiento está previsto para el próximo año.

Con la aprobación de este último hito clave, el equipo comenzará a finalizar el diseño de la misión WFIRST mediante la construcción de unidades y modelos de prueba de ingeniería para garantizar que el diseño se mantendrá en condiciones extremas durante el lanzamiento y mientras esté en el espacio.

WFIRST tiene un costo de desarrollo esperado de 3.200 millones de dólares. Incluyendo el costo de cinco años de operaciones y ciencia, y un instrumento de demostración de tecnología capaz de tomar imágenes de planetas alrededor de otras estrellas, el costo máximo de WFIRST es de 3.934 millones de dólares.

La Ley de Asignaciones Consolidadas de los presupuestos de la NASA para 2020 financia el programa WFIRST hasta Septiembre de 2020. La solicitud de presupuesto del año fiscal 2021 propone finalizar la financiación de la misión WFIRST y centrarse en la finalización del Telescopio Espacial James Webb, programado para su lanzamiento en Marzo de 2021. La Administración no está lista proceder con otro telescopio multimillonario hasta que Webb se haya lanzado e implementado con éxito.


Actualizado: 3/3/2020