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.

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.

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.

"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.

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.

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.

"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.

¡Los destellos de luz continúan! Permanezca "sintonizado" con Ciencia@NASA para enterarse de las actualizaciones.

Tecnología de Marte ayuda a crear una megaimagen de la ceremonia de asunción del presidente de Estados Unidos

Un fotógrafo ha usado tecnología de la NASA, que se aplica
en Marte, para crear una fotografía panorámica de
1.474 megapíxeles de la ceremonia de asunción del
presidente Obama. La interactiva megainstantánea se ha
convertido en una sensación internacional, vista por más
de dos millones de personas en 186 países.

Febrero 2, 2009: Cuando un nuevo presidente asume el mando, se trata de un gran evento; y esto requiere una gran fotografía.

Para ser precisos, 1.474 megapíxeles.

Utilizando la misma tecnología de la NASA, la que usan normalmente los vehículos de exploración en Marte (rovers, en idioma inglés) para fotografiar al Planeta Rojo, el fotógrafo David Bergman creó una imagen panorámica sin precedentes de la ceremonia de asunción del presidente Obama; dicha imagen está formada por 1.474 megapíxeles. (A modo de comparación, una fotografía digital común contiene menos de 10 megapíxeles.) Haga clic en la siguiente imagen para observar alrededor de la rotonda y enfocar (hacer zoom) a algunas de las dos millones de personas. Los detalles son sorprendentes. Usted puede observar los aros blancos de Hillary Clinton, las crispadas orejeras negras de Barbara Bush, la palabra "Obama" bordada en los sombreros invernales de los espectadores, a Yo-Yo Ma tomando una fotografía con su iPhone, y muchas cosas más:

Haga clic aquí para ver la escena interactiva

"Cubrir la ceremonia de asunción del presidente Obama ha sido una de las experiencias más emocionantes de mi vida", dijo Bergman. "No imaginé que me conocerían por la reacción que provocó una fotografía que tomé ese mismo día. Al ser posible enfocar y moverse por toda la fotografía, se convirtió en una versión internacional del juego ‘¿Dónde está Wally?’. En los primeros cinco días, la imagen fue vista por millones de personas en 186 países".

Él creó la imagen usando GigaPan™, un sistema para cámara que fue desarrollado tomando como base la tecnología de la NASA. Así es como ocurrió:

Hace algunos años, el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL, en idioma inglés), de la NASA, y la Universidad de Cornell diseñaron una cámara de alta resolución llamada "Cámara Panorámica" (Pancam, en idioma inglés), para los vehículos de exploración marciana Spirit y Opportunity. Cada uno de los vehículos gemelos de exploración está equipado con una de las mencionadas cámaras, las cuales poseen una capacidad de giro de 360 grados y de inclinación de 180 grados, permitiendo de este modo a los geólogos robóticos la obtención de fotografías instantáneas en todas las direcciones. Un software especial pega las imágenes digitales individuales de 1 megapíxel formando una imagen panorómica de alta resolución, a la que posteriormente se le aplica un filtro para suavizar las anomalías.

Derecha: Aquí se muestra la cámara panorámica del vehículo de exploración de Marte girando el "cuello", con forma de tallo, de la nave Opportunity. Dicha cámara fue la inspiración para la creación de la GigaPan. [Imagen ampliada]

Debido a que las cámaras panorámicas están montadas al nivel de los ojos, la perspectiva del producto final ayuda a los científicos a "observar alrededor" de Marte como si efectivamente estuviesen trasladándose por el terreno de aspecto desértico, en lugar de hacerlo a través de pantallas de computadora. La resolución de las imágenes permite a los científicos examinar y enfocar rocas marcianas y otros objetos, tal como si ellos mismos se encontrasen allí, caminando entre el polvo.

Las mentes maestras que idearon la GigaPan fueron Randy Sargent, del Centro de Investigaciones Ames, e Illah Nourbakhsh, de la Universidad Carnegie Mellon. Las fotografías panorámicas de Marte provocaron una idea en sus mentes. Fue algo así como: "Aprendamos a producir fotografías más grandes y mejores (imágenes digitales compuestas por mil millones de píxeles o más) y apliquemos esa tecnología en la Tierra". Sargent trabajó con Rich LeGrand, de los laboratorios Charmed LLC, en el diseño y realización de los productos GigaPan.

Una escena GigaPan está compuesta por una multitud de imágenes, tomadas de una a la vez, y unidas posteriormente para formar un todo. La fotografía de la ceremonia de asunción del mando contiene 220 tomas independientes. Para tomar dichas fotografías se necesitaron alrededor de 15 minutos.

Derecha: El sistema para captar imágenes GigaPan. [Mas información]

"Soy realmente un fotógrafo estático y tradicional", comenta Bergman. "Había visto el sistema GigaPan, pero nunca lo había utilizado. Incluso el día de la ceremonia de asunción del mando presidencial, no tenía idea de cómo ensamblarlo. Jugué un rato con el sistema en el cuarto de mi hotel hasta que logré entenderlo. Eso es un testimonio a favor de lo fácil que resulta utilizarlo".

El reto mayor, comenta Bergman, fue sortear la seguridad: "Tuve que estar ahí a las seis de la mañana y pasar a través de tres puntos de inspección de seguridad policíaca. No tuve que enfrentar ninguna tormenta de polvo marciana, como los vehículos de exploración de Marte lo hacen; pero hacía mucho frío, y la ceremonia no comenzó hasta las 11:30 de la mañana. No había espacio para un trípode, de modo que tuve que enganchar la GigaPan al borde de un riel y esperar que funcionara".

Funcionó de maravilla.

A pesar de ser relativamente nueva, la GigaPan ha ayudado a muchas personas de muchas maneras. Por ejemplo, fue utilizada por Google Earth en la creación de superposiciones fotográficas de áreas afectadas por catástrofes naturales, permitiendo así a los socorristas ubicar puntos estratégicos con necesidades de asistencia luego de los huranes Katrina y Rita, y después del temblor de 2005, en Cachemira. Botánicos, geólogos, arqueólogos y otros científicos alrededor del mundo están usando esta tecnología para documentar diversos elementos de las culturas y ecosistemas de la Tierra.

Desde la Tierra hasta Marte y más allá, la tecnología de la NASA está captando la gran imagen. Ahora usted también puede hacerlo.

Videoclip de un cohete, maravilla invernal

l último lugar donde usted esperaría encontrar carámbanos
es en la boquilla ardiente del relampagueante motor a reacción
de un cohete. Sin embargo, en un motor a reacción que está
siendo utilizado por la NASA con el fin de desarrollar tecnologías
que se puedan aplicar a un módulo lunar de última generación,
se han encontrado dichas formaciones de belleza inigualable.

nero 15, 2009: ¿Cómo puede el motor a reacción de un cohete, que genera vapor ardiente a 5.000 grados y un extraordinario empuje de 5.897 kg (13.000 lbs), formar delicados carámbanos en los bordes de su boquilla?

Es criogénico. La NASA se encuentra usando un Motor a Reacción Común Criogénico y Extensible (Common Extensible Cryogenic Engine o CECE, en idioma inglés) con el fin de desarrollar tecnologías que se puedan aplicar a un módulo lunar de última generación. El CECE está alimentado por una mezcla fluida de oxígeno a -147° C (-297° F) e hidrógeno a -218° C (-424° F). Los componentes del motor a reacción son super enfriados a temperaturas similarmente bajas y de allí es de donde provienen los carámbanos. Mientras el CECE quema sus helados combustibles, vapor caliente y otros gases son expulsados de la boquilla. El vapor es enfriado por la helada boquilla, luego se condensa y finalmente se congela para formar carámbanos en los bordes.

Haga clic en la imagen para ver un videoclip del CECE y la sorprendente coexistencia de hielo y fuego:

Reproducir el videoclip

Arriba: El motor a reacción común criogénico y extensible en acción durante una prueba reciente. Crédito de la imagen: Pratt y Whitney Rocketdyne. [Ampliar imagen] [Videoclip]

El uso de hidrógeno y oxígeno líquidos en los cohetes permitirá obtener mayores ventajas al momento de alunizar astronautas. El hidrógeno, a pesar de ser muy liviano, permite un rendimiento (fuerza sobre el cohete por cada kilogramo de combustible) que es aproximadamente un 40% mayor respecto de otros combustibles para cohete. Por lo tanto, la NASA puede utilizar este ahorro de peso para llevar a la Luna naves espaciales más grandes, con mayor capacidad de carga útil, que si lo hiciera con la misma cantidad de combustible convencional. El CECE es un paso hacia adelante en los esfuerzos de la NASA por desarrollar tecnologías confiables y resistentes para el regreso a la Luna (y también es una maravilla invernal).

Además, el CECE acaba de terminar una tercera ronda de pruebas intensivas elaboradas por Pratt y Whitney Rocketdyne, en West Palm Beach, Florida. Lea la historia completa en nasa.gov (en idioma inglés).

Cohetes gigantes podrían revolucionar la astronomía

Los futuros cohetes Ares V podrían llevar al espacio
gigantescos telescopios que prometerían
descubrimientos extraordinarios.

Enero 14, 2009: En el juego de la astronomía, el tamaño es importante. Para obtener imágenes claras y nítidas de objetos que se localizan a miles de millones de años luz de distancia, se debe usar un telescopio grande.

"Cuánto más grande, mejor", dice el astrónomo Harley Thronson, quien está a cargo de los estudios de conceptos avanzados en astronomía en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales. Y él piensa que "el nuevo cohete Ares V, de la NASA, cambiará por completo las reglas del juego".

Ares V es el cohete que transportará hasta la Luna al próximo vehículo de alunizaje tripulado de la NASA, así como también la carga útil que se necesita para establecer una base lunar. El espacio en la cabina de punta del cohete es lo suficientemente amplio como para albergar ocho autobuses escolares y el cohete tendrá la potencia suficiente como para llevar casi 180.000 kilogramos (396.000 libras —o aproximadamente el peso de 16 o 17 autobuses escolares) hasta una órbita de baja altura alrededor de la Tierra. El Ares V puede transportar seis veces más masa y tres veces más volumen que el actual transbordador espacial.

"Imagine el tipo de telescopios que un cohete como este podría lanzar", dice Thronson. "Podría revolucionar la astronomía".

Derecha: La espaciosa cabina de punta del Ares V podría contener aproximadamente ocho autobuses escolares. Crédito: NASA

El ingeniero óptico Phil Stahl, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, ofrece este ejemplo: "Ares V podría llevar un telescopio monolítico de 8 metros de diámetro, para el que actualmente tenemos la tecnología de construcción necesaria. El riesgo sería relativamente bajo y hay, en cambio, algunas grandes ventajas en términos de costo al no tener que introducir apretadamente un gran telescopio dentro de una lanzadera más pequeña".

A modo de comparación, él destaca que el telescopio Hubble tiene un diámetro de 2,4 metros.

Un telescopio monolítico de 8 metros podría observar objetos con una claridad tres veces mayor que la del Hubble. Y lo que es más importante, durante la misma cantidad de tiempo de observación, el espejo más grande podría detectar objetos casi 11 veces más tenues que los que detectaría el Hubble, porque el telescopio de 8 metros tiene 11 veces más área efectiva para la recolección de la luz.

Pero el Ares V puede incluso ir por más. Podría transportar un enorme telescopio segmentado; uno con varios paneles de espejos separados que se doblan para poder transportarlos, como el del Telescopio Espacial James Webb, pero ¡tres veces más grande!

Marc Postman, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (Space Telescope Science Institute, en idioma inglés) ha estado planeando un telescopio segmentado de 16 metros de diámetro que trabaje en el intervalo óptico/ultravioleta, cuyo nombre es ATLAST, sigla que en idioma inglés significa: Advanced Technology Large-Aperture Space Telescope, o Telescopio Espacial de Gran Apertura y de Tecnología Avanzada. La ciencia que se podría desarrollar con una apertura de este tamaño sería espectacular.

"ATLAST sería casi dos mil veces más sensible que el Telescopio Hubble, y podría generar imágenes casi siete veces más nítidas que las del Hubble o las del James Webb", dice Postman. "Podría ayudarnos a encontrar la tan esperada respuesta a la importante pregunta: '¿Hay vida en otros lugares del universo?'"

La sensibilidad superior del ATLAST permitiría a los astrónomos incrementar inmensamente la muestra de estrellas factibles de observar. Entonces, el descubrimiento de planetas capaces de albergar vida podría ¡estar a la vuelta de la esquina!

"Con nuestro telescopio espacial, podríamos obtener el espectro de planetas del tamaño de la Tierra que se encuentren en órbita alrededor de una gran cantidad de estrellas cercanas [a 60 o 70 años luz de distancia de la Tierra]", dice Postman. "Podríamos detectar el oxígeno y el agua en las firmas espectrales de dichos planetas. Asimismo, el ATLAST podría determinar con precisión las fechas de nacimiento de las estrellas en galaxias cercanas, dándonos de este modo una descripción detallada de cómo las galaxias acomodan sus estrellas".

Arriba: Aún el más pequeño de los telescopios espaciales que se pudiera lanzar a bordo del Ares V haría que el telescopio Hubble se viera como un enano. Crédito de la imagen: NASA.

Este telescopio podría también investigar la relación entre galaxias y agujeros negros. Los científicos saben que casi todas las galaxias jóvenes tienen agujeros negros supermasivos en sus centros. "Debe de existir una relación fundamental entre la formación de agujeros negros supermasivos y la formación de las galaxias", explica Postman, "pero no entendemos aún la naturaleza de dicha relación. ¿Acaso se forman primero los agujeros negros supermasivos y actúan como semillas para que crezcan galaxias alrededor de ellos? ¿O se forman primero las galaxias y funcionan como incubadoras para el nacimiento de los agujeros negros supermasivos? Un gran telescopio óptico/ultravioleta podría responder esa incógnita: si nuestro telescopio encuentra antiguas galaxias que no tienen agujeros supermasivos en sus centros, eso significaría que las galaxias pueden existir sin ellos".

Dan Lester, de la Universidad de Texas, en Austin, planea otro telescopio de 16 metros, en este caso para captar luz en longitudes de onda del infrarrojo lejano.

"El telescopio para el infrarrojo lejano es muy diferente de, y probablemente complementario a, los telescopios ópticos de Stahl y Postman", dice Lester. "En la región del infrarrojo lejano del espectro electromagnético, generalmente no estamos buscando ver la luz de las estrellas en sí misma, sino el brillo del polvo caliente y el gas que rodean a las estrellas. En las etapas más tempranas de la formación estelar, la proto-estrella está rodeada de capas de polvo que la luz visible no puede penetrar. Nuestro telescopio podría permitirnos ver hacia el interior de estas gigantescas nubes de alta densidad que están formando estrellas en sus profundidades".

Las observaciones en el infrarrojo lejano presentan especiales desafíos. Estas largas longitudes de onda son cientos de veces más grandes que las de la luz visible, de modo que es difícil lograr una imagen clara. "Un telescopio de grandes dimensiones es necesario para poder lograr una buena claridad en el infrarrojo", hace notar Lester.

Arriba: Concepto artístico del Telescopio de Apertura Única para el Infrarrojo Lejano (Single Aperture Far-Infrared Telescope o SAFIR, en idioma inglés) que podría ser lanzado a bordo del Ares V. [Imagen ampliada]

Así como los telescopios de Stahl y Postman, el Telescopio de Apertura Única para el Infrarrojo Lejano o 'SAFIR' (sigla en idioma inglés para Single Aperture Far-Infrared Telescope) de Lester posee dos versiones para el Ares V: una versión monolítica de 8 metros y una versión segmentada de 16 metros. Lester se dio cuenta de que con el Ares V podría lanzar un telescopio de 8 metros sin necesidad de llevar a cabo el complejo proceso de plegarlo y desplegarlo. "Pero, por otro lado, si no nos importa añadir la complejidad y costos del plegado, y seguimos usando un Ares V, podríamos realmente lanzar al espacio un telescopio del tamaño de un mamut", dice Lester.

Además de todos los telescopios que hemos mencionado, el Ares V podría lanzar al espacio un telescopio de rayos X de 8 metros. El absolutamente exitoso Observatorio de Rayos X Chandra, de la NASA, tiene un espejo de 1 metro de diámetro, así que ¡imagine lo que un Chandra de 8 metros podría revelar!

Roger Brissenden, del Centro de Rayos X Chandra, está emocionado con la posibilidad de tener en un futuro un telescopio de rayos X de 8 metros, cuyo nombre es Gen-X.

"Gen-X sería un observatorio de rayos X con un poder extraordinario, que podría abrir nuevas fronteras en la astrofísica", dice. "Este telescopio observará los primeros agujeros negros, estrellas y galaxias, nacidos apenas unos cuantos cientos de millones de años después de la Gran Explosión (Big Bang, en idioma inglés), y nos ayudará a determinar cómo éstos evolucionaron con el paso del tiempo. Por ahora, el estudio del universo joven se encuentra casi exclusivamente en el campo de la teoría, pero con la extrema sensibilidad del Gen-X (más de 1.000 veces superior a la del Chandra), estos objetos tempranos podrían ser revelados".

Y efectivamente, el Ares V abre posibilidades amplias a nuestra visión del cosmos. Deja atrás los problemas relacionados con la masa y el volumen, los reserva para las misiones espaciales, y nos lleva hasta el espacio para ver "... cientos de cosas / Que aún no hemos soñado".

"Podríamos lograr tener una astronomía increíble con este gran cohete", dice Thronson, un soñador profesional. "No puedo esperar".

El Planeta Rojo no está muerto

Aunque su superficie parezca inhóspita, la atmósfera
del Planeta Rojo continúa dando indicios de que
Marte aún está vivo.

Enero 15, 2009: El planeta Marte es hoy un mundo de desiertos fríos y solitarios, aparentemente desprovisto de toda clase de vida, al menos en la superficie. Al parecer, Marte ha permanecido frío y seco durante miles de millones de años, y con una atmósfera tan delgada que cualquier líquido sobre la superficie hierve rápidamente hasta evaporarse, mientras que la radiación ultravioleta del Sol quema el suelo.

La situación puede sonar un tanto inhóspita, pero de acuerdo con un estudio publicado hoy en Science Express hay esperanza para el Planeta Rojo. Según un equipo formado por investigadores de la NASA y por científicos universitarios, la primera detección certera de metano en la atmósfera de Marte indica que el planeta todavía está vivo, ya sea en sentido biológico o geológico.

"Existe una variedad de formas en las que el metano se destruye rápidamente en la atmósfera de Marte, de modo que nuestro descubrimiento de importantes columnas de metano en el hemisferio norte del planeta, en 2003, indica la presencia de algún proceso que está liberando el gas", dice el autor principal del estudio, Michael Mumma, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA. "A mediados del verano, en el norte del planeta, el metano es liberado a una razón que se puede comparar con la filtración masiva de hidrocarburos en Coal Oil Point, en Santa Bárbara, California".

Derecha: Concepto artístico de una posible fuente geológica de metano en Marte: el agua subterránea, el bióxido de carbono y el calor interno del planeta se combinan para liberar el gas.[Animación]

El metano (cuatro átomos de hidrógeno enlazados a uno de carbono) es el componente principal del gas natural en la Tierra. Es un compuesto de interés para los astrobiólogos porque la mayor parte del metano de la Tierra proviene de la digestión de alimentos por parte de los organismos vivientes. Sin embargo, no es necesario que exista vida para que se produzca este gas. Otros procesos puramente geológicos, como la oxidación del hierro, también liberan metano. "Todavía no tenemos suficiente información que nos indique si la biología o la geología (o ambas) está produciendo el gas metano en Marte", dijo Mumma. "Pero sí lo que sabemos nos cuenta que el planeta todavía está vivo, al menos desde el punto de vista geológico. Parece como si Marte estuviera presentándonos un reto, diciendo: oye, descifra lo que esto significa".

Si la vida microscópica marciana es lo que está produciendo el metano, es probable que resida en zonas profundas bajo las superficies que han permanecido lo suficientemente cálidas como para que el agua en forma líquida pueda existir. Para que todas las formas de vida conocidas puedan existir, se necesita agua líquida, así como fuentes de energía y carbono.

"En la Tierra, hay microorganismos que han poblado exitosamente profundidades de entre 2 y 3 kilómetros (aproximadamente de 1,2 a 1,9 millas) debajo de la cuenca Witwatersrand, en Sudáfrica, donde la radioactividad natural divide las moléculas de agua en hidrógeno (H₂) y oxígeno (O) molecular. Los organismos utilizan el hidrógeno como fuente de energía. Es posible que organismos similares sean capaces de sobrevivir durante miles de millones de años bajo la capa de hielo que se encuentra permanentemente congelada en el subsuelo (permafrost, en idioma inglés) de Marte, donde el agua es líquida, la radiación proporciona energía y el bióxido de carbono provee carbono", dice Mumma.

"Gases, como el metano, acumulados en tales zonas subterráneas, podrían ser liberados hacia la atmósfera si se abren los poros o fisuras durante las estaciones cálidas, conectando de este modo las zonas profundas con la atmósfera en las paredes de los cráteres o cañones", afirma.

"Los microbios que produjeron metano a partir de hidrógeno y bióxido de carbono fueron una de las primeras formas de vida sobre la Tierra", señala Carl Pilcher, Director del Instituto de Astrobiología de la NASA, que proporcionó parte del apoyo económico necesario para llevar a cabo la investigación. "Si hubo vida alguna vez en Marte, es razonable pensar que su metabolismo pudo haber involucrado la producción de metano a partir del bióxido de carbono de la atmósfera marciana".

Arriba: Este gráfico muestra una de las maneras en las cuales el metano es destruído en la atmósfera marciana: la radiación solar ultravioleta separa rápidamente las moléculas. Debido a que el metano no dura mucho tiempo en el ambiente marciano, cualquier metano que se haya encontrado allí tiene que haber sido producido recientemente. [Animación]

No obstante, es posible que el metano de Marte haya sido producido mediante un proceso geológico reciente o que haya tenido lugar hace eones. En la Tierra, la conversión del óxido de hierro (capa de óxido) al grupo de minerales serpentina da como resultado metano, y en Marte este proceso podría darse mediante agua, bióxido de carbono y el calor interno del planeta. Otra posibilidad es el vulcanismo: a pesar de que no hay evidencia de que existan, en la actualidad, volcanes activos en Marte, podría suceder que el metano antiguo que haya quedado atrapado en "jaulas" de hielo, llamadas clatratos, se esté liberando ahora.

El equipo de investigación halló metano en la atmósfera de Marte luego de observar cuidadosamente al planeta a lo largo de varios años marcianos (y durante todas las estaciones marcianas) utilizando espectrómetros adheridos a telescopios, en la Instalación del Telescopio Infrarrojo (Infrared Telescope Facility, en idioma inglés), dirigida por la Universidad de Hawai, y en el Telescopio W. M. Keck, ambos ubicados en Mauna Kea, Hawai.

"Observamos e identificamos múltiples columnas de metano en Marte, una de las cuales liberó cerca de 19.000 toneladas métricas de metano", dice Gerónimo Villanueva, de la Universidad Católica de América, en Washington, D.C. Villanueva se encuentra trabajando en el Centro Goddard, de la NASA, y es co-autor de la investigación. "Las columnas de metano fueron emitidas durante las estaciones más cálidas (primavera y verano), quizás debido a que la capa de hielo (permafrost) que se hallaba bloqueando las fisuras y rupturas se evaporó permitiendo que el metano se filtrara hacia el aire marciano. Curiosamente, algunas columnas contenían vapor de agua mientras que otras no", dice.

Arriba: Columnas de metano halladas en la atmósfera de Marte durante la estación de verano en el norte del planeta. Crédito: Trent Schindler/NASA [Animación]

Según el equipo de investigación, las columnas fueron vistas sobre áreas que muestran evidencia de terrenos de hielo antiguos o de terrenos donde fluía agua. Por ejemplo, las columnas aparecieron sobre regiones del hemisferio norte, tales como aquellas ubicadas al este de Arabia Terra, la región Nili Fossae y el cuadrante sur-este de Syrtis Major, un antiguo volcán de 1.200 kilómetros (aproximadamente 745 millas) de diámetro.

Para descubrir el origen del metano en Marte, será necesario contar con misiones futuras, tales como el Laboratorio de Ciencia de Marte (Mars Science Laboratory, en idioma inglés), de la NASA. Medir la proporción de isótopos es una de las maneras mediante las cuales podría descifrarse si alguna forma de vida es la fuente del gas metano. Los isótopos son versiones más pesadas de un elemento; por ejemplo, el deuterio es una versión más pesada del hidrógeno. En moléculas que contienen hidrógeno, como el agua y el metano, el exótico deuterio reemplaza, en ciertas ocasiones, a un átomo de hidrógeno. Como la vida prefiere usar los isótopos más livianos, si el metano tuviera menos deuterio que el agua liberada con él sobre Marte, entonces eso sería una señal de que alguna forma de vida está produciendo el metano.

Independientemente de lo que revelen las investigaciones futuras (biología o geología), una cosa ya es clara: Marte no está tan muerto después de todo.