Astronomía Archive

P/2016 J1: el asteroide que se rompió y cuyos fragmentos, años después, desarrollaron colas

Los asteroides del cinturón principal, situado entre Marte y Júpiter, giran en torno al Sol en órbitas casi circulares, de modo que no sufren los cambios de temperatura que, en el caso de los cometas, producen las características colas. Sin embargo, ya se han documentado unos veinte casos en los que un asteroide, por distintas razones, aumenta su brillo y despliega una cola de polvo. Entre ellos se halla P/2016 J1, el “par de asteroides” más joven conocido.

Los pares de asteroides son objetos relativamente frecuentes en el cinturón principal de asteroides. Se producen cuando un asteroide progenitor, bien por un exceso de velocidad de rotación o por un impacto con otro cuerpo, se fragmenta en dos asteroides, o por la desestabilización de sistemas binarios. Los asteroides que forman pares no están ligados gravitatoriamente y van alejándose de manera progresiva, pero dibujan órbitas similares en torno al Sol.

Reconstruyendo las órbitas de los pares de asteroides los astrónomos pueden determinar el momento de máxima aproximación y, por lo tanto, establecer la fecha en el que el asteroide se rompió.

Un grupo internacional de investigadores ha empleado el Gran Telescopio Canarias (GTC) y el telescopio Canada-France-Hawaii (CFHT) para estudiar P/2016 J1, un asteroide cuyo carácter doble se descubrió en 2016. “Los resultados derivados de la evolución orbital demuestran que el asteroide se fragmentó hace aproximadamente seis años, por lo que el sistema constituye el par de asteroides más joven del Sistema Solar encontrado hasta la fecha”, señala Fernando Moreno, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que encabeza la investigación.

Además, P/2016 J1 presenta otra peculiaridad importante, que lo convierte en un objeto verdaderamente inusual. “Los dos fragmentos se hallan activados, es decir, muestran estructuras de polvo similares a las de los cometas. Es la primera vez que observamos un par de asteroides con actividad simultánea”, señala Fernando Moreno (IAA-CSIC).

El análisis ha permitido conocer que los asteroides se activaron cerca del paso por el perihelio -el punto de su órbita más cercano al Sol-, entre finales de 2015 y principios de 2016, y que permanecieron activos por un periodo de entre seis y nueve meses. La distancia temporal entre el momento de la fragmentación y su episodio de actividad implica que estos eventos no están relacionados. De hecho, los datos apuntan a que la fragmentación del asteroide se produjo también en el perihelio, pero en la órbita anterior (P/2016 J1 tarda 5,65 años en completar una órbita en torno al Sol).

“Con toda probabilidad la actividad de emisión de polvo se debe a la sublimación de hielos que quedaron expuestos desde el momento de su fragmentación”, afirma Moreno (IAA-CSIC). Esta investigación, junto con los hallazgos cada vez más frecuentes de algún tipo de actividad en asteroides, indica que esta región del Sistema Solar es más activa de lo que se creía.

Un equipo internacional capta por primera vez las etapas iniciales de una supernova

Cristina G. Pedraz/DICYT   Un equipo internacional de investigadores, entre ellos de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), ha realizado la primera observación de las etapas iniciales de una supernova, denominada iPTF13dqy (SN2013fs), tan solo tres horas después de la explosión, lo suficientemente pronto como para determinar lo que sucedió justo antes de su destrucción. Los resultados de esta observación han sido publicados ayer en la revista ‘Nature Physics’.

Una supernova es una estrella que, por una causa u otra, ha explotado liberando al medio interestelar de su galaxia el material que tenía en su interior. Al explotar la estrella su brillo aumenta enormemente, hasta el punto de poderse observar incluso en galaxias muy lejanas. Sin embargo, este tipo de eventos astrofísicos son difíciles de investigar observacionalmente y el porqué y el cómo las estrellas explotan como supernovas es una de las cuestiones aún pendientes de resolver en la astrofísica.

En los últimos años, iniciativas como Intermediate Palomar Transient Factory (iPTF), un estudio automatizado de amplio alcance para la exploración sistemática del cielo, han permitido mejorar la comprensión de la diversidad de las supernovas por colapso de núcleo. El 6 de octubre de 2013, la iPTF descubrió un evento en una galaxia llamada NGC 7610, una galaxia espiral relativamente cercana, a unos 160 millones de años luz. Poco después, el equipo internacional de investigadores que ahora publica sus hallazgos en ‘Nature Physics’, capitaneado por Ofer Yaron, analizó la información recuperada para averiguar lo que había sucedido.

Los astrofísicos clasifican generalmente las supernovas en dos tipos: las que provienen de la muerte de una estrella masiva (más de unas 10 veces la masa del Sol) que, al final de su vida explotan al colapsar su núcleo (supernova de tipo II), o la explosión de una estrella enana blanca, que al agregar materia de una estrella compañera, se desestabiliza provocando una explosión termonuclear (supernova de tipo Ia).

Los investigadores determinaron que el evento detectado era una estrella supergigante roja que explotó en una supernova de tipo II. También encontraron evidencia de que la estrella estaba rodeada por un disco de materia que había sido creado en el año anterior a su explosión. En sus últimos días, la estrella había estado eyectando rápidamente gran cantidad de material, perdiendo masa antes del colapso.

Como el tipo II es la forma más común de supernovas, las observaciones realizadas por Yaron y sus colegas podrían extrapolarse al modo general en que explotan estrellas. No obstante, detallan, “futuras observaciones de espectroscopia flash de una muestra más grande de eventos de este tipo permitiría determinar exactamente hasta qué punto es tan común es este fenómeno, aportando evidencias más fuertes de las etapas finales de la evolución de las estrellas masivas”.

Referencia bibliográfica
Yaron, O., Perley, D. A., Gal-Yam, A., Groh, J. H., Horesh, A, et al. (2017). “Confined dense circumstellar material surrounding a regular type II supernova”. Nature physics.
http://nature.com/articles/doi:10.1038/nphys4025

Científicos determinan la órbita de Próxima Centauri después de 100 años

UCHILE/DICYT El interés en Alfa Centauri, nuestro sistema solar más próximo, ha aumentando fuertemente desde el descubrimiento de Próxima b, el exoplaneta ubicado en zona habitable más cercano a la Tierra. Dicho planeta orbita la tercera estrella del sistema, Próxima Centauri, la que a su vez es la más cercana al Sol.

Tres astrónomos, Pierre Kervella, Frédéric Thévenin y Christophe Lovis, han llegado a la conclusión de que las tres estrellas efectivamente forman un sistema único. En el siglo transcurrido desde su descubrimiento, la baja emisión de luz de Próxima Centauri ha hecho muy difícil medir la velocidad con la que se acerca o aleja de la Tierra. “Nuestro trabajo demostró que Próxima está unida gravitacionalmente a las estrellas Alfa Centauro A y B formando un sistema triple”, explicó Kervella, quien procesó la información espectroscópica.

Resultados inesperados

La nuevos datos, obtenidos con el buscador de planetas de ESO-Harps, sugieren de manera contundente que Próxima Centauri y el dúo Alfa Centauri tienen la misma edad (aproximadamente 6 mil millones de años), y de esta forma proporciona una estimación bastante precisa de la edad del planeta en órbita, Próxima b.
Los astrónomos especulan que el planeta puede haberse formado alrededor de Próxima Centauri en una órbita más extendida y luego fue llevado a su posición actual, muy cercano a su estrella anfitriona, como resultado de la estrecha trayectoria de Próxima Centauri con respecto a sus parientes de Alfa Centauri. De manera contraria, el planeta pudo haberse formado alrededor del sistema Alfa Centauri, y más tarde pudo haber sido atraído por la gravedad de Próxima Centauri. Si una de estas hipótesis es correcta, es posible que el planeta alguna vez se encontrase congelado, y que luego de un proceso de deshielo, tuviese ahora agua líquida en su superficie.

Este estudio fue presentado en un artículo de la revista ‘Astronomy and Astrophysics’.

El equipo que realizó este trabajo está compuesto por Pierre Kervella, investigador de la Unidad Mixta Internacional Franco-Chilena de Astronomía (UMI-FCA) y del Departamento de Astronomía de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) y del Observatorio de París; Frédéric Thévenin, del Observatorio de la Costa Azul, Francia; y Christophe Lovis, del Observatorio Astronómico de la Universidad de Ginebra, Suiza.

Nuevos datos de dos asteroides lejanos apuntan al posible “Planeta Nueve”

En el año 2000, se descubrió en nuestro sistema solar el primero de una nueva clase de objetos lejanos, orbitando alrededor del Sol más allá de Neptuno: los “objetos transneptunianos extremos” (ETNOs, por sus siglas en inglés). Sus órbitas están muy alejadas en comparación con la terrestre. Nosotros orbitamos al Sol a una distancia media de una unidad astronómica (UA, 150 millones de km) y los ETNO lo hacen a más de 150 UA. Para hacerse una idea de su lejanía, la órbita de Plutón se encuentra a unas 40 UA y lo más cerca que pasa del Sol (perihelio) son 30 UA. Este descubrimiento marcó un punto de inflexión en el estudio del Sistema Solar exterior y, hasta la fecha, se han identificado un total de 21 objetos transneptunianos extremos.

Representación esquemática de las órbitas de seis de los siete objetos transneptuanianos extremos (ETNOs) utilizados para plantear la hipótesis del “Planeta Nueve”. En línea roja discontinua se muestra la órbita de este posible planeta. Crédito: Wikipedia.

Recientemente, varios trabajos han sugerido que las propiedades dinámicas de los ETNO podrían explicarse mejor si existiese uno o más planetas de varias masas terrestres orbitando a cientos de unidades astronómicas. En concreto, en el año 2016, los investigadores Brown y Batygin usaron las órbitas de siete de estos ETNO para predecir la existencia de una supertierra, girando en torno al Sol a unas 700 UA, en el rango de masas de planetas subneptunianos. A esta idea se la conoce como la hipótesis del Planeta Nueve y es uno de los temas de actualidad en el campo de las ciencias planetarias. Sin embargo, debido a su lejanía, la luz que nos llega de estos cuerpos es muy débil y, hasta hoy, de los 21 objetos transneptuanianos extremos conocidos, sólo uno, Sedna, había sido observado mediante espectroscopía.

Ahora, un equipo de investigación liderado por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y en colaboración con la Universidad Complutense de Madrid, ha dado un paso más para caracterizar físicamente estos cuerpos y confirmar o refutar dicha hipótesis mediante el estudio de dos de ellos. Los científicos han llevado a cabo las primeras observaciones espectroscópicas de 2004 VN112 y 2013 RF98, ambos particularmente interesantes desde el punto de vista dinámico, pues sus órbitas son casi idénticas y sus polos orbitales presentan una separación angular extremadamente pequeña. Esto sugiere un origen común y sus órbitas actuales podrían ser resultado de una interacción en el pasado con el hipotético Planeta Nueve. El estudio, publicado recientemente en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, propone que este par de objetos transneptunianos extremos fue un asteroide binario que se desligó tras acercarse a un planeta más allá de Plutón.

Para llegar a esas conclusiones, hicieron las primeras observaciones espectroscópicas hasta la fecha de 2004 VN112 y 2013 RF98 en el rango visible. Se realizaron, en colaboración con los astrónomos de soporte Gianluca Lombardi y Ricardo Scarpa, usando el espectrógrafo OSIRIS del Gran Telescopio CANARIAS (GTC), ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). Identificar los asteroides fue muy laborioso dado que, al estar tan lejos, su desplazamiento aparente en el cielo es muy lento. Después midieron sus magnitudes aparentes (su brillo intrínseco observado desde la Tierra) y, además, recalcularon la órbita de 2013 RF98, la cual estaba pobremente determinada: los investigadores encontraron el objeto a más un minuto de arco de la posición predicha por las efemérides. Estas observaciones han ayudado a mejorar su órbita y han sido publicadas por el Minor Planet Center (MPEC 2016-U18: 2013 RF98), organismo responsable de la identificación de planetas menores (cometas y asteroides), así como de sus medidas y posiciones orbitales.

En cuanto a sus composiciones, el rango visible del espectro puede aportar cierta información. Mediante su pendiente espectral, se sabe si pueden tener hielos puros en su superficie, como es el caso de Plutón, así como carbono altamente procesado. También puede indicar la posible presencia de silicatos amorfos, como en el caso de los asteroides Troyanos de Júpiter. Los valores obtenidos de 2004 VN112 y 2013 RF98 son prácticamente idénticos y similares a los observados mediante fotometría de otros dos objetos transneptunianos extremos, 2000 CR105 y 2012 VP113. En cambio, Sedna, el único que había sido observado espectroscópicamente hasta la fecha, presenta unos valores muy diferentes a los demás de su clase. Estos cinco objetos forman parte del grupo de los siete utilizados para plantear la hipótesis del Planeta Nueve, lo que sugiere que todos deben tener una región de origen común, salvo Sedna, que se cree que proviene de la zona interna de la nube de Oort.

“Dado que las pendientes espectrales similares observadas del par 2004 VN112 – 2013 RF98 sugieren un origen físico común -explica Julia de León, primera autora de la investigación y astrofísica del IAC-, nos planteamos la posibilidad de que hubieran sido en su día un asteroide binario que quedó desligado por un encuentro con un objeto más masivo”. Para validar esta hipótesis, el equipo hizo miles de simulaciones numéricas, para ver cómo se separan los polos orbitales con el tiempo. Los resultados de las mismas sugieren que un posible Planeta Nueve, con una masa de entre 10 y 20 masas terrestres orbitando el Sol a una distancia media de entre 300 y 600 UA, podría haber desviado el par 2004 VN112 – 2013 RF98  hace unos 5 a 10 millones de años. De esta forma, se explicaría cómo estos dos asteroides, en un principio girando uno alrededor del otro, fueron separando sus órbitas poco a poco al haberse acercado a un objeto mucho más masivo en un determinado momento.

Artículo:
Visible spectra of (474640) 2004 VN112 – 2013 RF98 with OSIRIS at the 10.4m GTC: evidence for binary dissociation near aphelion among the extreme trans-Neptunian objects”, por Julia de León, Carlos de la Fuente Marcos y Raúl de la Fuente Marcos. Publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slx003
Referencia: Mon Not R Astron Soc Lett (2017) 467 (1): L66-L70.

Un vídeo de la EEI muestra por primera vez los chorros azules desde el espacio

Su existencia lleva años debatiéndose: huidizas descargas eléctricas en la alta atmósfera con nombres peculiares como espectros rojos, chorros azules, duendes o elfos. Aunque han sido detectadas por pilotos, resultan difíciles de estudiar, ya que se producen por encima de las tormentas eléctricas.

Durante su misión en la Estación Espacial Internacional en 2015, el astronauta de la ESA Andreas Mogensen estaba encargado de fotografiar este tipo de tormentas con la cámara más sensible del complejo orbital en busca de estos breves fenómenos.

Ahora, el Instituto Nacional del Espacio de Dinamarca ha publicado los resultados, que confirman la aparición de numerosos destellos azules de longitud kilométrica a unos 18 km de altitud, incluyendo un chorro azul pulsante que llegó a alcanzar 40 km. Un vídeo grabado por Andreas mientras sobrevolaba la Bahía de Bengala desde la ISS, a 28.800 km/h, muestra por primera vez claramente estos fenómenos eléctricos.

Estos fenómenos ya se habían detectado mediante satélites, pero su ángulo de visión no resulta adecuado para recopilar datos de la escala de estos chorros azules y otras descargas azules de menor impacto. Por el contrario, la baja órbita de la ISS es perfecta para capturar espectros y chorros.

En su búsqueda de cumulonimbos —torres de nubes que se extienden hacia la alta atmósfera—, Andreas grabó un vídeo de 160 segundos con 245 destellos azules procedentes de la parte superior de una de estas torres, desprendida de la tormenta desatada en la Bahía de Bengala.

Las descargas y chorros azules son ejemplos de una parte poco comprendida de nuestra atmósfera. Las tormentas eléctricas llegan a la estratosfera y afectan a la forma en que la atmósfera nos protege de la radiación.

Este experimento confirma que la ISS constituye una base de operaciones idónea para observar estos fenómenos. A modo de seguimiento, se está preparando el Monitor de Interacciones Atmósfera-Espacio, que se lanzará a lo largo de este año y se instalará fuera del laboratorio europeo Columbus, para vigilar de forma continua las tormentas y recopilar información sobre estos ‘eventos luminosos transitorios’.

Como explica Andreas: “No todos los días se puede registrar en película un nuevo fenómeno meteorológico, así que estoy encantado con el resultado y, sobre todo, con que la idea de que los investigadores pronto podrán estudiar estas misteriosas tormentas eléctricas con mayor detalle”.

Astrónomos miran por primera vez a la zona donde se forma la mayoría de las estrellas

Este logro fue posible usando el observatorio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), de la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU., y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA)

OBSERVATORIO ALMA/DICYT Un equipo de astrónomos observó por primera vez el lugar exacto donde nació la mayoría de las estrellas presentes hoy en el Universo. Este logro fue posible usando el observatorio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA), de la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU., y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), para observar galaxias distantes tales y como eran hace unos 10.000 millones de años.

En ese entonces, el Universo se encontraba en pleno auge de formación estelar. De hecho, la mayoría de las estrellas que vemos hoy nació en esa época.

“Sabíamos que las galaxias de esa época formaban estrellas con profusión, pero no sabíamos cómo eran esas galaxias, porque están rodeadas de tanto polvo que casi no nos llega luz visible de ellas”, comenta Wiphu Rujopakarn, del Instituto Kavli de Física y Matemática del Universo de la Universidad de Tokio (Japón) y de la Universidad Chulalongkorn (Bangkok, Tailandia), autor principal del artículo donde se consigna este hallazgo.

A diferencia de la luz visible, las ondas de radio pueden atravesar el polvo. Aun así, para revelar los detalles de galaxias tan distantes y tenues, los astrónomos tuvieron que realizar las observaciones más sensibles hechas hasta entonces con el VLA.

Las nuevas observaciones realizadas con el VLA y con ALMA permitieron responder preguntas de larga data sobre los mecanismos responsables de todo el proceso de formación estelar en esas galaxias. Los astrónomos descubrieron que estos intensos procesos de formación se daban frecuentemente a lo largo y ancho de todas las galaxias observadas, mientras que en las galaxias de hoy estos procesos se dan con semejante profusión en zonas mucho más pequeñas.

Para conseguir este hallazgo los astrónomos estudiaron el campo ultraprofundo del Hubble, una pequeña porción del cielo escudriñada por el telescopio espacial Hubble de la NASA desde 2003. El Hubble tomó fotografías de muy larga exposición en esa área para detectar galaxias del Universo lejano, y numerosos programas de observación siguieron haciendo lo mismo con otros telescopios.

“Usamos el VLA y ALMA para alcanzar las profundidades de estas galaxias, más allá del polvo que oculta sus entrañas a la vista del Hubble”, explica Kristina Nyland, del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos (NRAO, en su sigla en inglés). “El VLA nos mostró dónde ocurría la formación de estrellas, y ALMA reveló el frío gas que sirve de combustible para ese proceso”, agrega.

“En este estudio realizamos la observación más sensible a la fecha con el VLA”, afirma Preshanth Jagannathan, también de NRAO. “Si tomaras tu teléfono celular, que transmite una señal de radio muy débil, y lo alejaras a más del doble de la distancia que hay hasta Plutón, cerca de los límites exteriores del Sistema Solar, su señal nos llegaría más o menos tan fuerte como la de estas galaxias que detectamos”, compara.

Una estrella en plena metamorfosis

La brillante estrella de la imagen, AG Carinae, está perdiendo masa a un ritmo espectacular. Sus potentes vientos alcanzan hasta 7 millones de km/h y ejercen una enorme presión sobre las nubes de material que expulsa la propia estrella.

Estos fabulosos vientos ya han vaciado la región más cercana a la estrella y han empujado el material hasta alejarlo formando el patrón observado en esta fotografía tomada por el telescopio espacial Hubble.

AG Carinae es una extraña forma de estrella variable luminosa azul, un tipo evolucionado a partir de estrellas con una masa 20 veces mayor a la del Sol. Estas estrellas presentan un comportamiento variable e impredecible, experimentando tanto periodos de inactividad como de emisiones. También constituyen algunas de las estrellas más luminosas conocidas, pues son entre decenas de miles y varios millones de veces más brillantes que el Sol.

Cabe mencionar que el resplandor en el centro de la imagen no es la propia estrella, que es minúscula a esta escala y se encuentra oculta dentro de esta región saturada. Además, la cruz blanca no corresponde a un fenómeno astronómico, sino a un efecto del telescopio.

AG Carinae se encuentra a 20.000 años luz de nosotros, en la constelación de Carina. La imagen fue tomada por la Cámara Planetaria y de Gran Angular 2 de Hubble y fue publicada por primera vez en septiembre de 2014.

Espirales en el polo norte marciano

Un nuevo mosaico con imágenes de la sonda Mars Express de la ESA muestra el casquete polar norte del Planeta Rojo, con sus distintivas fosas espirales de color oscuro.

Mosaico en color del casquete polar norte de Marte

El mosaico ha sido generado a partir de 32 barridos orbitales realizados entre 2004 y 2010, y abarca un área de aproximadamente un millón de kilómetros cuadrados.

El casquete polar es un elemento permanente, pero durante el invierno —como sucede ahora a principios de 2017—, las temperaturas son tan bajas que el 30% del dióxido de carbono de la atmósfera del planeta precipita en el casquete, añadiendo una capa, de carácter estacional de hasta un metro de espesor.

Durante los meses de verano, más cálidos, la mayoría del hielo de dióxido de carbono se sublima y escapa a la atmósfera, conservándose únicamente las capas de hielo de agua.

Se cree que los fuertes vientos de la zona son responsables de la forma que con el tiempo ha adoptado este hielo, ya que soplan desde la parte central más alta, hacia sus márgenes inferiores y se arremolinan empujados por la fuerza de Coriolis, la misma que hace que los huracanes giren en la Tierra.

El casquete polar norte de Marte en contexto

Una formación especialmente destacada es la sima de 500 km de longitud y 2 km de profundidad que prácticamente parte el casquete en dos. Se cree que el origen de este cañón, conocido como Chasma Boreale, es relativamente antiguo, que su formación es previa a las espirales de hielo y polvo, y que su profundidad está aumentando a medida que se forman nuevos depósitos de hielo a su alrededor.

Las investigaciones bajo la superficie de los radares que están a bordo de Mars Express y de la sonda Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA han revelado que el casquete polar está constituido por numerosas capas de hielo y polvo que se extienden hasta unos 2 km de profundidad. Esta información es de gran valor para conocer cómo ha ido evolucionando el clima del planeta a medida que su inclinación y su órbita variaban a lo largo de cientos o incluso miles de años.

El Observatorio ALMA mejora su habilidad para encontrar agua en el Universo

Con los nuevos receptores de Banda 5 recién instalados, ALMA ahora abre sus ojos a una nueva sección de este espectro de radio, ofreciendo nuevas y emocionantes posibilidades de observación

OBSERVATORIO ALMA/DICYT Con la primera luz de su Banda 5, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), en Chile, ha comenzado a observar en un nuevo rango del espectro electromagnético. Esto ha sido posible gracias a unos nuevos receptores, instalados en las antenas del telescopio, que pueden detectar las ondas de radio con longitudes de onda de 1,4 a 1,8 milímetros, un rango que ALMA no había explotado previamente. Esta actualización permite a los astrónomos detectar señales débiles de agua en el universo cercano.

ALMA observa las ondas de radio del Universo en el extremo de más baja energía del espectro electromagnético. Con los nuevos receptores de Banda 5 recién instalados, ALMA ahora abre sus ojos a una nueva sección de este espectro de radio, ofreciendo nuevas y emocionantes posibilidades de observación.

Receptor de Banda 5 integrado en un Front End junto al resto de los receptores de otras bandas (3 a 10). Crédito: N. Tabilo – ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

El científico a cargo del Programa Europeo de ALMA, Leonardo Testi, explica su importancia: “Los nuevos receptores harán mucho más fácil la detección de agua (un requisito previo para la vida tal y como la conocemos) en nuestro Sistema Solar y en regiones más distantes de nuestra galaxia y más allá. También permitirán a ALMA buscar carbono ionizado en el universo primordial”.

La ubicación única de ALMA, a 5.000 metros de altitud en el árido llano de Chajnantor (Chile), es el primer factor que hace que estas observaciones sean posibles. Como el agua también está presente en la atmósfera de la Tierra, los observatorios ubicados en entornos menos elevados y menos áridos tienen más dificultades para identificar el origen de la emisión que viene del espacio. Ahora, en esta longitud de onda, y gracias a la gran sensibilidad de ALMA y su alta resolución angular, pueden detectarse incluso débiles señales de agua en el universo local.

Los primeros receptores fueron construidos y entregados a ALMA en el primer semestre de 2015 por un consorcio formado por la Escuela de Investigación para la Astronomía de Holanda (NOVA, por su sigla en holandés), y el GARD, en colaboración con el Observatorio Nacional de Radioastronomía de EE. UU. (NRAO, por su sigla en inglés), que contribuyó aportando el oscilador local al proyecto. “El mayor desafío ha sido integrar, probar y preparar los nuevos receptores para los ensayos sin afectar las observaciones científicas de Ciclo 4 que se realizaban simultáneamente” explica Gianni Marconi, miembro del equipo, y agrega que “esto fue un éxito gracias al gran esfuerzo de todos los ingenieros y astrónomos de ALMA involucrados”. El proceso de integración para equipar las antenas con el nuevo receptor todavía se está llevando a cabo y será finalizado el próximo año, a tiempo para ofrecer esta nueva e importante ventana de observación a la comunidad científica en el próximo ciclo de observación.

Para probar los receptores recién instalados se llevaron a cabo observaciones de varios objetos, incluidas las galaxias en colisión Arp 220 (una enorme región de formación estelar localizada cerca del centro de la Vía Láctea) y una polvorienta supergigante roja próxima a explotar como supernova, lo que pondrá fin a su vida.

Para procesar los datos y comprobar su calidad, los astrónomos, junto con técnicos del Observatorio Europeo Austral (ESO, por su sigla en inglés) y del Centro Regional de ALMA (ARC, por su sigla en inglés) en Europa, se reunieron en el Observatorio Espacial de Onsala, en Suecia, para una “Semana Intensiva de Banda 5”, albergada por el nodo nórdico del ARC. Los resultados finales acaban de ponerse a disposición de la comunidad astronómica de todo el mundo de forma abierta.

Robert Laing, miembro del equipo en ESO, es optimista sobre las perspectivas para las observaciones de ALMA en la Banda 5: “Es muy emocionante ver los primeros resultados del ALMA en Banda 5 usando un conjunto limitado de antenas. En el futuro, la alta sensibilidad y la resolución angular de todo el conjunto de ALMA nos permitirán hacer estudios de agua en una amplia gama de objetos, incluyendo tanto estrellas en formación como evolucionadas, además de en el medio interestelar y en regiones cercanas a agujeros negros supermasivos”.

JUICE y Solar Orbiter, el hielo y el fuego del Sistema Solar

En los próximos años, la ESA va a lanzar sendas misiones para estudiar los entornos más extremos del Sistema Solar. La primera en despegar será Solar Orbiter, en octubre de 2018, y su objetivo será observar la actividad del Sol y su influencia en el entorno interplanetario. Después, en 2022, despegará JUICE (Jupiter Icy Moons Explorer), que se dedicará a estudiar el sistema de Júpiter y, especialmente, sus tres lunas heladas, Europa, Ganímedes y Calisto. Las operaciones científicas de ambas misiones se llevarán a cabo en  ESAC, el Centro de Astronomía Espacial de la ESA, situado en Villanueva de la Cañada, Madrid.

Solar Orbiter

Solar Orbiter

Los misterios del Sol

Solar Orbiter es, en palabras de Luis Sánchez, jefe de desarrollo de Operaciones de Ciencia del orbitador, “una misión clave para entender la relación entre el Sol y la Tierra”. Entre sus principales objetivos figura establecer una relación entre los fenómenos solares y las perturbaciones que éstos crean en el espacio entre la estrella y la Tierra y observar los polos del Sol para poder entender el funcionamiento de los ciclos de actividad solar. “Si entendemos mejor los fenómenos solares y el medio interplanetario, entenderemos mejor la climatología espacial”, explica Sánchez, y se podrán hacer predicciones más precisas.

El ciclo de actividad solar todavía es uno de los grandes desconocidos del estudio de la estrella. Luis Sánchez apunta que “tenemos conocimientos fenomenológicos, porque los hemos medido desde 1840, pero los mecanismos físicos no se conocen con detalle”. Ni siquiera está muy claro que el ciclo tenga realmente una duración de once años. Javier Rodríguez-Pacheco, investigador principal del instrumento EPD, explica, por ejemplo, que uno de los puntos que se está estudiando es “la influencia en el clima terrestre del ciclo de actividad solar”. Cuando el ciclo tiene una baja actividad (medida según la aparición de manchas solares en su superficie), puede haber consecuencias en la Tierra, con periodos climáticos más fríos, pero Rodríguez-Pacheco apunta que “hace falta tener modelos más precisos para hacer mejores predicciones”.

Tanto Rodríguez-Pacheco como Sánchez señalan que, actualmente, las predicciones más exactas que se pueden hacer es que un ciclo de actividad va a ser igual a otro, y Solar Orbiter intentará ofrecer más información para mejorar esos modelos. Con su observación de los polos de la estrella, por ejemplo, los científicos podrán tener modelos de la capa de convección solar que no se restrinjan sólo al ecuador. Porque, como explica Luis Sánchez, lo que sí se sabe es que “los movimientos de material en el interior del Sol dirigen el ciclo de actividad”.

Para ello, Solar Orbiter estará tres años y medio observando la estrella y su entorno, a partir de 2021, y se aproximará en el perihelio a 42 millones de kilómetros del Sol, más cerca que la órbita de Mercurio. Esta cercanía al estrella, y su intenso entorno de radiación, trece veces superior a lo habitual, ha supuesto grandes desafíos tecnológicos para el diseño del satélite. Por ejemplo, el escudo térmico ha requerido el desarrollo de nueva tecnología, sobre todo porque Solar Orbiter va a estar apuntando constantemente al Sol. Dicho escudo está fabricado con varias capas, separadas por colchones de aire, y su capa más externa está realizada con un nuevo material basado en cenizas. Además, en el escudo tiene que haber aberturas para los seis telescopios que van a observar el Sol, y éstos, a su vez, tienen que estar preparados para operar en el fuerte entorno de radiación.

Además de estos seis instrumentos, Solar Orbiter lleva otros cuatro que se dedicarán a observar el entorno interplanetario y las perturbaciones que la actividad solar crea en él.

La antena de 35 metros de Cebreros, tendrá un papel muy importante en esta misión, será una de las que reciba los datos de Solar Orbiter, junto con el resto de antenas de espacio profundo de la ESA.

El hielo de Júpiter

En el Sistema Solar, el otro objeto de mayores dimensiones, y con un campo magnético sólo por debajo del solar, es Júpiter, que es el objetivo de la misión JUICE. Su propósito es averiguar “si la vida tal y como la conocemos podría desarrollarse no sólo en las zonas más frías (del espacio), sino en las lunas heladas alrededor de planetas gigantes”, explica Claire Vallat, científica de operaciones de la misión. Para ello, la sonda va a estudiar las tres lunas heladas de Júpiter, Europa, Ganímedes y Calisto, de las que se han detectado indicios de que poseen océanos subterráneos, y que las fuerzas de marea generadas por la gravedad de Júpiter provocan en ellas actividad geológica de diferentes tipos.

El descubrimiento de exoplanetas con una distribución de masa similar a la del sistema joviano, y de hábitats marinos en la Tierra en los que hay formas de vida que no necesitan fotosíntesis, son dos de las grandes motivaciones para la puesta en marcha de JUICE, que es la primera misión del Sistema Solar exterior que lidera la ESA. Vallat señala que la sonda “observará Júpiter, por un lado, y las tres lunas heladas por otro”, y tendrá por ello dos perfiles a lo largo de su fase de operaciones científicas, una vez que entre en órbita de Júpiter en 2029. Primero, en 2030, realizará dos sobrevuelos cercanos de Europa, a unos 400 kilómetros de su superficie y después, hasta mediados de 2031, observará las altas latitudes de Júpiter. A partir de 2032, JUICE pasará a orbitar Ganímedes hasta 2033, fecha prevista del final de la misión.

El diseño de las trayectorias de la misión, que aún está en progreso, está muy determinado por el entorno de radiación presente en el sistema joviano. Javier Rodríguez-Pacheco explica que  “en el Sistema Solar, hay lugares en el que el entorno de radiación es mucho mayor que si nos metieramos dentro de un reactor nuclear, y Júpiter es uno de ellos”. Por su parte, Nicolas Altobelli, jefe de Desarrollo de Operaciones para JUICE, apunta que “no se sabe exactamente cuánta radiación se van a encontrar. Cuanto más cerca de Júpiter, más radiación. Por eso, los sobrevuelos de Europa se hacen seguidos, y por eso no se puede quedar en órbita de la luna, porque está demasiado cerca de Júpiter”.

Solar Orbiter y JUICE son dos misiones de la ESA que van a estudiar los entornos más calientes y más fríos del Sistema Solar a lo largo de las próximas dos décadas. La primera ofrecerá una comprensión más completa de los procesos que impulsan el ciclo de actividad del Sol, y cómo influye en el espacio interplanetario y en la Tierra, mientras la segunda ayudará a ampliar nuestros conocimientos sobre la posibilidad de que se den las condiciones necesarias para la vida en entornos, a priori, menos favorables.