30/09/2020

Catàleg Charles Messier. Objecte M101

Clic per engrandir. Imatge de M101 del Hubble.


Descoberta per Pierre Méchain el 1781.

M101 va ser descoberta per Pierre Méchain el 27 de Març de 1781, i afegida com una de les últimes entrades del catàleg de Charles Messier. Va ser la primera "nebulosa espiral" identificada com a tal per William Parsons, Tercer Comte de Rosse.

Encara que s'estén 22 minuts d'arc en les fotografies i és força brillant, només la regió central d'aquesta galàxia és visible en els telescopis més petits, millor si és a baixa potència. Poden albirar-insinuacions dels braços espirals a partir de 100 cm (4 polzades) com taques nebuloses. Diverses d'aquestes taques (és a dir, fragments dels braços espirals) van ser assignats a números propis de catàleg per part de William Herschel i observadors posteriors; d'acord amb el NGC i Burnham, hi ha 9 d'aquests números, 3 dels quals es remunten a Herschel qui els va trobar el 14 d'Abril del 1789, mentre que el RNGC declara que cinc dels restants no existeixen (ne); però esmenta que de Vaucouleurs els té com nusos: NGC 5447 (H III.787), 5449 (ne), 5450 (ne), 5451 (ne), 5453 (ne), 5455, 5458 (ne), 5461 (H III 788), 5462 (H III.789) i 5471.

Clic per engrandir. Imatge del Chandra en Raigs X de M101.

A les fotografies, però, la Galàxia del Molinet M101 es revela com una de les espirals de Gran Disseny més destacades del cel. Encara que sembla bastant simètrica visualment i sota exposicions curtes que només mostren la regió central, és destacablement asimètrica, estant el seu nucli considerablement desplaçat del centre del disc. Halton Arp ha inclòs a M101 com la Nº 26 en el seu Catàleg de Galàxies Peculiars com una "Espiral amb un braç més dens".

M101 és el membre més brillant d'un grup de al menys 9 galàxies, sent les companyes més brillants NGC 5474 (tipus Sc, magnitud aparent 10,85) cap al SSE i NGC 5585 (Sa, magnitud aparent 11,49; Glyn Jones i Burnham la van imprimir erròniament com 5485) a al NE. Altres probables membres del grup són NGC 5204 (Ir, 11,26), NGC 5238(SB(d)m, 13,35p), NGC 5477 (Ir+, 13,8), UGC 8508 (Ir+, 14,5 p) , UGC 8837 (Ir+, 13,1 p), i UGC 9405.

La distància de M101 s'ha determinat mitjançant el mesurament de variables Cefeides amb el Telescopi Espacial Hubble en el periode 1994-1995 com de 24 +/- 2 milions d'anys llum, per l'Equip del Projecte H0 Key (article III, 1996). Kenneth Glyn Jones esmenta un intent anterior amb base a la Terra el 1986, quan es va proclamar la detecció de dues Cefeides (oferint una distància estimada entre els 20 i 26 milions d'anys llum). Això està també d'acord amb la distància determinada mitjançant la funció de lluminositat de les Nebuloses Planetàries, per Feldmeier, Ciardullo i Jacoby (1996) que és de 25,1 +/- 1,6 milions d'anys llum. D'acord amb la recent recalibració de l'escala de distàncies de Cefeides, la "veritable" distància de M101 ha de ser propera a un 10 per cent més alt (27 milions d'anys llum).

A la nova distància segons el HST i Hipparcos, té un diàmetre lineal d'uns 170.000 anys llum trobant-se per tant entre les majors galàxies de disc i la seva brillantor visual aparent de magnitud 7,9 es correspon amb una magnituds absoluta de -21.6 magnituds, o una lluminositat de al voltant de 30 mil milions (3x1010) de vegades la del nostre Sol.

Clic per engrandir. Imatge en infraroig de M101 del Telescopi Spitzer de la NASA.

S'han descobert quatre supernoves en M101:

* La primera, SN 1909A, va aparèixer el 26 de gener del 1909 i va ser descoberta per Max Wolf; era d'un tipus peculiar i va aconseguir una magnitud de 12,1 (Glyn Jones informa que el descobriment va tenir lloc al febrer, i la SN va aconseguir només una magnitud de 13,5).

* La segona supernova 1951H va ser de tipus II, va ocórrer al setembre del 1951 i va arribar a una magnitud de 17,5.

* La tercera, SN 1970G, també de tipus II, va ser descoberta el 30 de juliol del 1970 per Michael Lovas, i va aconseguir una magnitud de 11,5. El romanent de la Supernova 1970G va ser detectat posteriorment amb l'espectre dels raigs X i per exemple, observat amb el satèl·lit Observatori de Raigs X Chandra (CXO).

* La quarta, SN 2011fe, va ser la més espectacular: Aquesta supernova de tipus Ia va ser trobada el 24 d'agost de 2011 per la Palomar Transient Factory (PTF), i es va il·luminar a una magnitud de 9.9 al voltant del 10 de setembre.

Una altra candidata a supernova va estar descoberta el 2015, però va resultar ser probablement una Nova Lluminosa Vermella (LNR):

PSN J14021678+5.426.205 (iPTF13afz), descoberta el 20 de gener del 2015 per Ciprian Dumitru Vintdevara, localitzada a 489" a l'oest i 324" a nord del centre de M101, amb magnitud 16.5. Aquesta va ser considerada massa feble per a ser una supernova, i és probablement una Nova Lluminosa Vermella (LRN). Luminous Red Nova 2015 en M101.

Dues probables novas extragalàctiques, SPIRITS15mo i SPIRITS15mn, han estat descobertes en M101 el 1 de juliol del 2015. SPIRITS15mo va arribar a magnitud 17.7, i SPIRITS15mn a magnitud 18.7. Aquestes dos havien estat trobades en l'infraroig en les dades recollides pel Telescopi Espacial Spitzer (SST) dins de l'Spitzer InfraRed Intensive transients Survey (SPIRITS).

Clic per engrandir. Composició de les 3 imatges; visible de Hubble, infraroja de Spitzer i
de raigs X del Chandra de M101.

D'acord amb una de les dues opinions comunes, M102 pot haver estat una re-observació errònia de M101, tot i que es pot dubtar de semblant possibilitat: alternativament, i potser més probablement, M102 podria ser NGC 5866. 

Crèdit de totes les imatges: NASA, ESA, K. Kuntz (JHU), F. Bresolin (University of Hawaii), J. Trauger (Jet Propulsion Lab), J. Mould (NOAO), Y.-H. Chu (University of Illinois, Urbana), and STScI.


M101 al web de SEDS
Índex del Catàleg Messier del blog.

 

27/09/2020

El forat negre supermassiu M87* "filmat" en plena activitat pel EHT

La famosa imatge en fals color del forat negre M87*. Crèdit EHT (Event Horizon Telescope Collaboration)

Els èxits assolits durant més de 50 anys per la teoria de la relativitat general són un homenatge al geni creatiu i rebel d’Albert Einstein. Però aquests èxits també es basen en proves cada vegada més rigoroses i una de les més recents es refereix a les imatges que es comencen a presentar sobre el forat negre supermassiu M87*. Fins i tot comencem a poder fer-ne pel·lícules mostrant la seva activitat.
 
Einstein va assenyalar enèrgicament, amb raó i reiteradament, que la ciència es basa en la lliure creació de conceptes i teories, i que no hi ha un camí deductiu lògic, un mètode que condueixi des de les dades de l’experiència a la creació d’una teoria científica, contràriament al que afirmen certes concepcions positivistes de l’empirisme lògic. En aquest sentit, i la història de la ciència ho demostra àmpliament, des de Kepler fins a Schrödinger, passant per Newton i Einstein, totes les fonts d’inspiració poden ser bones per tenir en compte i no és estrany que es trobin arquetips profunds. la font dels majors avenços científics i racionals, que al seu torn ressonarà amb aquests arquetips com Wolfgang Pauli bé ho sabia.

Podeu triar l'idioma dels subtítols a la configuració del video. Jean-Pierre Luminet
llançarà properament un nou llibre que considera la seva "
Magnum opus" el 14 d’octubre
a
Editions Odile Jacob:  L’Écume de l’espace temps. © Jean-Pierre Luminet

Però Einstein, sens dubte, també hauria estat d’acord amb les afirmacions de Richard Feynman que descrivien la seva concepció i pràctica de la física teòrica: “El joc que jugo és molt interessant. És la imaginació en una camisa de força que és la següent: ha d’estar d’acord amb les lleis conegudes de la física (...) Cal la imaginació per pensar el que és possible, llavors necessita una exploració posterior per veure si està bé, si es permet segons el que se sap, d'acord?" De fet, hi ha una lògica de descobriment científic basada en mètodes que poden ser revisats i sotmesos a discussió racional crítica, tal com entenia Karl Popper, però que no es poden passar per alt.
 
L'Event Horizon Telescope, una eina per provar la teoria dels forats negres.

La teoria de la relativitat general, amb els seus models cosmològics i la teoria dels forats negres, és sens dubte un bon exemple d’aquestes consideracions que afecten tant l’epistemologia com la filosofia i les arts gregues, com és cert. que els conceptes d'un espai-temps plàstic i un forat negre fascinen la ment humana. Per a ser explorat i sobretot provat, aquest últim requeria tot l’arsenal de tecnologia i mètodes de processament de dades de la ciència moderna, des de làsers fins a aprenentatge profund (Deep learning).

Recordem que es van aportar arguments de pes sobre l’existència de forats negres i la precisió de la teoria que els descrivia amb les observacions de la col·laboració Event Horizon Telescope (EHT) que va revelar al 2019 la primera imatge del que aquest que sembla ser un forat negre supermassiu a la galàxia M87. Aquesta imatge, que mostra una mica l’ombra de l’horitzó d’esdeveniments del forat negre M87* en contrast amb el seu disc d’acreció i el que es coneix com la seva esfera fotònica, s’ha obtingut en els darrers anys combinant observacions fetes per radiotelescopis de tot el món. Aquesta és la famosa tècnica de síntesi d'obertura per interferometria que crea un radiotelescopi virtual de la mida de la Terra, o gairebé, a partir de radiotelescopis molt més petits repartits pels diferents continents.

Es va trobar que l’observació era totalment coherent amb les pioneres simulacions digitals que Jean-Pierre Luminet va fer a finals dels anys setanta per mostrar el que els observadors podien esperar veure quan intentaven visualitzar un forat negre. i el seu entorn amb un disc d’acreció.

Una presentació del treball de la col·laboració EHT quan va revelar la primera
imatge de M87* el 2019. Trieu l'idioma dels subtítols a la configuració del vídeo.
©
Perimeter Institute for Theoretical Physics.

Les variacions del disc d’acreció d’un forat negre sota la càmera del EHT.

Mitjançant un article publicat a The Astrophysical Journal,  els membres del EHT anuncien ara que han fet un pas més en obtenir diverses imatges repartides al llarg d’uns anys i que permeten debutar al cinema amb l’activitat d’un forat negre amb el seu plasma turbulent.

El contingut d’aquest article és comentat en aquests termes en una declaració del EHT Collaboration pel seu principal redactor, Maciek Wielgus, astrònom del Harvard & Smithsonian Center for Astrophysics i autor principal de l’article: “L’any passat vam veure una imatge d’ombra d’un forat negre, que consistia en una mitja lluna brillant formada per plasma calent que gira al voltant de M87* i una part central fosca, que esperem sigui l’horitzó d’esdeveniments del forat negre.

Però aquests resultats es van basar només en observacions realitzades durant una finestra d’una setmana a l’abril de 2017, que és massa curta per detectar molts canvis. Basant-nos en els resultats de l’any passat, vam plantejar les següents preguntes: Aquesta morfologia en forma de mitja lluna és coherent amb les dades arxivades? Les dades arxivades mostrarien una mida i una orientació similars a les d'un croissant?"

De fet, des del 2009 fins al 2013, M87* es va observar mitjançant prototips del EHT amb radiotelescopis situats en tres llocs geogràfics el 2009-2012 i quatre llocs el 2013. El 2017, el EHT finalment va utilitzar instruments localitzats a cinc llocs geogràfics diferents de tot el món. 

Amb la increïble resolució angular del EHT, podríem haver vist com es jugava a la lluna una partida de billar sense perdre de vista la puntuació". Recorda Maciek Wielgu. Ell i els seus col·legues es van beneficiar de l’experiència adquirida per desenvolupar eines per extreure informació d’avistaments anteriors al 2017.

Clic per engrandir. Instantànies del forat negre M 87* obtingudes mitjançant imatges
geomètriques/models i la xarxa de telescopis EHT entre 2009 i 2017. El diàmetre de tots
els anells és similar, però la ubicació del costat brillant varia. La variació de l'espessor
de l’anell probablement no és real i resulta del nombre limitat de radiotelescopis en
experiments anteriors. © M. Wielgus, D. Pesce i la col·laboració EHT.

Els astrofísics relativistes sabran ara, fan saber ara amb el comunicat del EHT, que les imatges de M87* sempre s’ajusten a les prediccions de la teoria de la relativitat general.

Per exemple, Kazu Akiyama, un radioastrònom del NRAO al MIT Haystack Observatory i membre de la col·laboració, explica que: “En aquest estudi, demostrem que la morfologia general o la presència d’un anell asimètric persisteix probablement a escales de temps de diversos anys. La coherència entre diverses èpoques d'observació ens dóna més confiança que mai en la naturalesa de M87* i l'origen de l'ombra”.

No obstant això, si el diàmetre de l’anell de fotons es va mantenir constant, la distribució de la seva intensitat de llum va parpellejar amb el pas del temps, cosa que va sorprendre gratament als investigadors. Recordem que el gas que cau sobre un forat negre s’escalfa fins a milers de milions de graus, s’ionitza i es converteix en un plasma turbulent en presència de camps magnètics.

Per a Maciek Wielgus i els seus col·legues, això es veuria com a manifestacions de les característiques de l’acreció de matèria pel forat negre: “Com que el flux de matèria és turbulent, l’anell sembla trontollar amb el pas del temps. De fet, hi veiem moltes oscil·lacions i tots els models d’acreció teòrics no ho permeten tant. Això significa que podem començar a excloure alguns dels models basats en la dinàmica de les fonts observades”.

En aquest vídeo, amb l'àudio en anglès, es mostra una simulació de la imatge del forat
negre observada per l'EHT, amb l'efecte de la resolució efectiva de l'instrument que fa
que la imatge sigui una mica borrosa. El disc d'acreció amb l'anell de fotons és turbulent
de totes maneres. © ehtelescope

De la mateixa manera que fem servir els moviments de les estrelles al voltant del forat negre central de la Via Làctia per provar alternatives a la teoria relativista de la gravitació d’Einstein, aquestes oscil·lacions permetran fer el mateix amb almenys M87*. El futur es veu brillant en aquest tema si ens imaginem una dècada de noves dades amb instruments encara més potents que ofereixen imatges de vídeo probablement espectaculars de l’activitat d’altres forats negres supermassius.

Per acabar, deixem la última paraula a Geoffrey Bower, també membre de la col·laboració EHT i investigador de l'Acadèmia Sinica, Institut d'Astronomia i Astrofísica (Asiaa): "El  seguiment de M87* amb una extensa xarxa EHT proporcionarà noves imatges i conjunts de dades molt més riques per estudiar la dinàmica turbulenta. Ja estem treballant en l’anàlisi de dades de les observacions del 2018, obtingudes amb un telescopi addicional situat a Groenlàndia. El 2021, estem planejant albiraments amb dos llocs més, proporcionant una qualitat d'imatge extraordinària. És un moment realment emocionant per estudiar els forats negres".

 

 Ho he vist aquí.

 

20/09/2020

Vida extraterrestre: un gas pertorbador identificat a l'atmosfera de Venus

Clic per engrandir. Imatge del nostre veí Venus capturada per la sonda espacial
japonesa Akatsuki. Crèdit: Isa,JAXA, Akatsuki, Meli thev

 
El fòsfor és essencial per a la vida tal com la coneixem a la Terra, ja que recordem que cada nucleòtid d’ADN està format per un grup fosfat (o àcid fosfòric) vinculat a un sucre, la desoxiribosa, que està sobre una base nitrogenada. Per tant, la columna vertebral de l’ADN està formada per la repetició de sucre-fosfat. El fòsfor es va descobrir en la composició del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. El que suggereix que va ser el bombardeig de cometes i asteroides el que el va portar a una Terra primerenca.


Explicacions de Jane S. Greaves (Escola de Física i Astronomia, Universitat
de Cardiff, Regne Unit), que va realitzar l'esmentat estudi publicat. Podeu triar
l'idioma dels subtítols a la configuració del vídeo
. ©  Royal Astronomical Society
.

Fosfina, una molècula biòtica i abiòtica.

Al nostre planeta blau, la fosfina és present a la nostra atmosfera i podem vincular la seva existència, amb les quantitats observades, a la de l’activitat dels bacteris anaeròbics. En un article anterior disponible a  arXiv , la famosa exobiòloga Sara Seager (que va contribuir a l’article de  Nature Astronomy), havia argumentat amb els seus col·legues que la presència de fosfina en una atmosfera d’un planeta terrestre del tipus terrestre podria constituir un argument per a l'existència de formes de vida, que constituiria l'única explicació plausible de la presència de les molècules de PH3 en determinades quantitats. En un altre article, on va explicar que s’havien descobert microorganismes als núvols de la Terra, va desenvolupar, sempre amb els seus col·legues, reflexions i un model de cicle de vida d’aquestes formes vives, a l’atmosfera de Venus.

La condició que posa en joc un entorn associat a un planeta de tipus terrestre és important per donar pes a aquest argument. De fet, l’atmosfera de Júpiter conté fosfina i això fa temps que no sorprèn ningú perquè la seva presència s’explica molt bé mitjançant processos abiòtics. Per tant, cal tenir precaució, com veurem aviat, quan parlem de biosignatures. Com que aquesta noció no està exempta de problemes i necessita ser manipulada amb cura, és difícil assegurar-se que certes molècules només es puguin produir per l'activitat de les formes de vida.

Però, com podrien sobreviure els microorganismes, fins i tot els extremòfils, a l’atmosfera de Venus?. És un infern amb una pressió a la superfície d’unes 90 atmosferes i sobretot temperatures d’uns 450°C, sense oblidar els núvols responsables de les pluges d’àcid sulfúric.

Certament, però sabem que algunes de les capes de l’atmosfera superior de Venus presenten condicions més suaus, és a dir, temperatures i pressions comparables a les de l’atmosfera temperada de la Terra i que fins i tot s’han trobat gotes d'aigua líquida, tant que els russos i els nord-americans es van plantejar seriosament establir-hi colònies amb globus. Tanmateix, si en aquestes capes han d’existir temperatures de l’ordre de 30°C, els models de les mesures relatives a l'atmosfera de Venus suggereixen que els núvols allà serien molt rics en àcid sulfúric, un 90% contra un 5% en entorns terrestres on els extremòfils sobreviuen malgrat tot. Per tant, l’existència de microorganismes a Venus no és evident.

Clic per engrandir. Composició artística de Venus amb molècules de fosfina.

Una altra pregunta que es pot plantejar és la de l’origen d’aquestes formes de vida. De fet, fa temps que es sospita que Venus no sempre era un infern i que fa uns mil milions d’anys era habitable. Les formes de vida microscòpiques que potser existeixen actualment a la seva atmosfera podrien ser vestigis de les formes de vida venusianes originals. També podem pensar que són contaminacions molt terrestres, provocades pels meteorits, si creiem una mica en la teoria de la panspèrmia.

En qualsevol cas, podríem provar aquesta teoria amb missions a Venus que ja estan planificades i que, per exemple, podrien introduir un dirigible a l'atmosfera de Venus per dur a terme anàlisis que podrien resultar concloents. Per exemple, penseu en una missió russa en estudi, Venera-D.

La conferència del 14 de setembre de 2020 sobre el descobriment de la fosfina.
Podeu triar el vostre idioma preferit de subtitulació a la configuració del
vídeo.
©  Royal Astronomical Society

Què opina Franck Selsis, molt conegut pel seu treball sobre exoplanetes i, en particular, per la recerca de biosignatures, de la publicació de Nature Astronomy?. Li vam preguntar i aquí teniu els seus comentaris. L’astrofísic Franck Selsis estudia les atmosferes planetàries i l’exobiologia.

Clic per engrandir. L’astrofísic Franck Selsis estudia les atmosferes planetàries
i l’exobiologia. © Benjamin Pavone.

El descobriment científic més gran de la història?

Aquí hi ha algunes observacions que em semblen importants, després dels comunicats de premsa que anunciaven ressaltant un possible marcador vital, el que també s’anomena sovint biosignatura a Venus, és a dir, l’observació de fosfina (PH3) a l'atmosfera venusiana:

Detectar un o més components senzills com la fosfina (PH3), el metà (CH4), l’ oxigen (O2) o l’ozó (O3) a l’atmosfera d’un planeta o mesurar-ne la quantitat, no es pot considerar per si mateixa una biosignatura.

Siguem precisos sobre el vocabulari: una biosignatura o un biomarcador no és una cosa que possiblement estigui relacionada amb la vida, és una "prova" inequívoca que la vida n'està implicada.

Per tant, anunciar la detecció d’una biosignatura en un altre planeta és anunciar el descobriment científic més gran de la història. Malauradament, ja no comptem aquests anuncis en particular en la història de l’exploració marciana.

Efectivament la vida pot produir una molècula, però la presència d'aquesta molècula no implica l'existència de vida.

Entenem que això és la vida?. No! Enfrontar-se a un fenomen que no s’entén immediatament és molt comú en la ciència i, afortunadament, perquè és la principal motivació i font d’entusiasme en la investigació. 

Afirmar que una propietat deriva d’un procés biològic implica comprendre i demostrar amb precisió la seva naturalesa i no haver destacat una “anomalia”, és a dir, una observació de moment sense explicació. Per exemple, si veig una llum inusual al cel, potser no tinc cap explicació sobre el fenomen, però afirmar que es tracta d’un vaixell extraterrestre requeriria dades sòlides que demostrin que això és el que és.

Per tant, hem de tenir precaució amb aquest comunicat de premsa sobre la fosfina venusiana, per no trobar-nos en una postura que no seria diferent de la que consisteix a cridar una invasió alienígena perquè veiem una llum inusual al cel.

Què significaria "trobar una biosignatura" observant un altre planeta?

Que disposem d’un conjunt d’informació força detallada sobre la composició i les condicions físiques d’aquest planeta, la seva irradiació per l’estrella, la seva desgasificació volcànica, etc. Tanmateix, aquesta condició encara no es compleixen per a Venus, els processos atmosfèrics i els intercanvis entre la superfície i l'atmosfera encara són poc coneguts.

Que aquest conjunt de propietats és inexplicable només pels processos fisicoquímics i geofísics i que aquesta conclusió aconsegueix consens en la comunitat científica. De moment només hi ha una publicació.

Que proposem la hipòtesi que els metabolismes poden estar en l’origen de l’anomalia observada [hem saltat directament a aquesta etapa] i que aquesta hipòtesi s’acompanya d’un conjunt de proves observacionals, és a dir, de conseqüències implicades per la hipòtesi i verificables per l'observació.

Que aquesta hipòtesi es manté davant de les proves observacionals proposades i de totes les noves observacions disponibles, però també davant de teories alternatives, fins a la possible etapa (assolible o no?). Quan la comunitat consideri que aquesta hipòtesi biològica està ben confirmada.

Clic per engrandir. Imatge de Venus lliure dels núvols. Crèdit NASA


Ho he vist aquí.


13/09/2020

Mart aviat serà més brillant que Júpiter: ara és el moment d’observar-lo!


Ara, Mart és gairebé visible tota la nit, des del vespre fins al matí. Com cada dos anys, el nostre veí té una cita amb tots els seus fans a la Terra per fer una oposició. La seva distància més petita a la Terra serà el 6 d’octubre.

Si tres missions van prendre el camí cap a Mart aquest estiu, no és per casualitat. Les agències espacials, per descomptat, han aprofitat l’acostament entre els dos planetes, que té lloc  cada 780 dies, per enviar les seves noves missions. El rover ExoMars havia de formar part d’aquest “comboi” per al nostre veí, però la ESA va preferir esperar a la propera reunió del 2022.

El 6 d’octubre, uns dies abans de la seva oposició del 13 d’octubre (alineació de Mart amb la Terra i el Sol), el nostre veí, Mart, estarà el més a prop possible de la Terra. La distància entre els nostres dos mons serà de només 62 milions de quilòmetres, un dels més petits des del memorable del 2003. Aquest darrer va ser un rècord que es mantindrà durant molt de temps als anals perquè el Planeta Roig mai ha estat tan a prop dels ulls dels terrestres durant... 60.000 anys! Llavors només hi havia una distància de 55,7 milions de quilòmetres entre ell i nosaltres.

62 milions de quilòmetres, pot semblar molt, però en realitat, a l’escala del sistema solar, està molt a prop. Un tir de pedra... Quan el mireu al vespre, ara mateix, considereu que està a només quatre minuts de vosaltres i, per tant, només el veieu amb quatre minuts de retard. A mitjans de setembre, entrem en el millor període per admirar-lo. 

Clic per engrandir. Imatge de la superfície de Mart. Crèdit: NASA

Com trobar Mart?

De mica en mica, Mart serà tan brillant que serà molt fàcil reconèixer-lo a la nit per la seva brillantor. A mitjans de setembre, pot aparèixer a les 21 h 30, just per sobre de l’horitzó est, es troba al centre de la constel·lació de Peixos (Peixos). Actualment, a una magnitud -2,1 (12 de setembre), la seva brillantor continuarà augmentant fins a superar la de Júpiter el 24 de setembre (que heu notat, brilla amb força a la posta de Sol des de principis de estiu). Només el nostre altre veí, Venus (que, s'ha de tenir en compte de passada, va estimar secretament el déu Mart, segons la mitologia grecoromana), seguirà sent el planeta més brillant a finals d'estiu i durant tota la tardor. Però com que no hi és fins al final de la nit,  Mart regna fins a la matinada.

Com més a prop la Terra estigui de Mart, més augmentarà la seva mida aparent, per al delit dels seus observadors terrestres que l’escrutin cada nit.

Per descomptat, també podeu admirar-lo a simple vista, un brillant punt de coure vermell a les profunditats de la nit, però si teniu un telescopi o uns binocles, o si en podeu demanar prestat, us sorprendrà observar els detalls característics que presenta, en particular les seves taques fosques durant les seves rotacions (una mica més de 24 hores) i, aquest any, el seu casquet polar sud. Depenent de l'hora del dia, podreu distingir-ne un petit tros deslligat de la resta. Recordem que l’estiu s’ha traslladat a l’hemisferi sud de Mart des del 2 de setembre.

Localització de Mart al cel. Crèdit: Google SkyMap
 
Dues conjuncions de la Lluna amb Mart a l'Octubre.

Els vespres del 2 i 29 d’octubre, Mart té una cita amb la Lluna. aquestes dues belles conjuncions seran observables a simple vista, és clar. No us podeu perdre Mart aquesta tardor.

El 5 de setembre, durant l'última conjunció, es va poder veure una ocultació de Mart per la Lluna en determinades regions del món com el sud d'Europa, Àfrica, l'Atlàntic o Amèrica del Sud. A la França metropolitana, va ser només al sud de Còrsega que el fenomen va ser visible, dura només uns minuts. No obstant això, vam poder admirar el planeta vermell raspallar el sud de la Lluna. Aquest últim estava en el seu bec, la seva distància més gran de la Terra, a les 6.30 h: 405.607 quilòmetres.

Amb un punt ardent de color taronja vermell, el planeta serà visible en els propers mesos a través del cable que connecta els dos peixos. Seguint-lo regularment, dia a dia, notareu que fa un bucle de retrogradació (conegut des de temps remots) dins d’aquesta constel·lació del zodíac.

Dues conjuncions de la Lluna amb Mart a l'Octubre


Ho he vist aquí.


12/09/2020

Catàleg Charles Messier. Objecte M100

 

Clic per engrandir. Crèdit: Judy Schmidt.
 

Descoberta per Pierre Méchain el 1781.

El 15 de març de 1781, Pierre Méchain va descobrir aquest objecte, M100, juntament amb els seus aparents veïns, M98 i M99. El seu amic, Charles Messier, va obtenir la seva posició el 13 d'Abril del 1781 i la va incloure al seu catàleg, immediatament abans d'acabar la tercera i última edició publicada.

M100 és una de la més brillants galàxies membres del Cúmul de Verge.

M100 és una galàxia espiral, com la nostra Via Làctia, i orientada gairebé de front tal com es veu des de la Terra. Està entre les primeres espirals que han estat descobertes, i és relacionada per Lord Rosse com una de les 14 "nebuloses espirals' descobertes fins a 1850. La galàxia té dos braços prominents d'estrelles brillants blaves, i diversos braços més febles. Les estrelles blaves en els braços són joves calentes i massives que es van formar recentment a partir de pertorbacions en la densitat causades per interaccions amb galàxies veïnes que es troben just fora de la nostra imatge. Malgrat el seu contorn gairebé perfectament simètric, aquesta galàxia apareix lleugerament asimètrica, ja que en el costat sud (el més baix) del nucli s'han format més (o més brillants) estrelles joves.

Clic per engrandir.

Aquesta fotografia de l'espiral de gran disseny va ser obtinguda per David Malin de l'Observatori Anglo-Australià. De les mateixes plaques originals del Telescopi Anglo-Australià, David Malin ha aportat més imatges de M100 mostrant també les seves veïnes nanes.

Fotografies profundes de M100 han revelat que aquesta galàxia és de fet molt més gran del que mostren les fotografies convencionals. Per tant, una part significativa de la massa de la galàxia pot romandre en les febles regions exteriors i escapar al seu descobriment en imatges convencionals.

M100 ha estat fotografiada extensivament pel Telescopi Espacial Hubble (Hubble Space Telescope, HST), que finalment va conduir a la descoberta d'unes 20 Cefeides així com d'una nova, i a una determinació de la distància de 56 +/- 6 milions d'anys llum per M100, la primera determinació fiable de distància d'una galàxia del Cúmul de Verge (veure H0 Key Project, paper IV, 1996). L'alta millora de resolució fotogràfica pel HST pot ser notada en aquesta comparació del HST amb fotos en qualitat mitjana del KPNO de 2,1 m.

Diane Dutkevitch de la Northwestern University ha aportat un Laboratori web d'Astronomia sobre la determinació de la distància a M100 per les observacions de les Cefeides del HST.

Clic per engrandir. M 100. Crèdit: NASA, Judy Schimdt

El disc més interior de M100 ha estat investigat pel Telescopi d'Imatges en l'ultraviolat en la seva missió Astro-1 de la Llançadora Espacial. Es va trobar una intensa activitat de formació estel·lar que té lloc en un anell d'activitat d'explosió estel·lar al llarg de la perifèria dels braços espirals més interiors de la galàxia.

M100 està localitzada en la constel·lació de primavera Cabellera de Berenice i es pot veure a través d'un telescopi d'aficionat de grandària moderada. Els aficionats poden també veure les regions centrals d'aquesta galàxia com una feble taca el·líptica de textura desigual en telescopis petits, o fins i tot en uns bons binocles. Sota bones condicions d'observació, poden albirar-suggeriments dels braços espirals més
interiors en telescopis des d'una obertura de 4 polzades (refractor o reflector oblic). Les fotografies revelen la magnífica estructura de l'estructura espiral, com es veu en cada imatge de la nostra col·lecció d'imatges d'aficionats de M100.

Quatre supernoves han estat observades a M100:

• 1901B, un tipus I, mag 15.6 al març de 1901;
• 1914A de tipus indeterminat, mag 15.7 el Feb / Mar de 1914;
• 1959E de tipus I, mag 17.5 en Ag / Set de 1959, 58'E i 21'S de l'nucli, descoberta el 21 de Febrer de 1960 i observada fins el 17 de juny de 1960; i
• 1979C de tipus II, mag 11.6 el 15 d'Abril de 1979, que no obstant això es va esvair ràpidament. La Supernova 1979C o el seu  romanent es va observar posteriorment en varies longituds d'ona de radio a raigs X, en particular en el rang dels raigs X amb els satél·lits Rosat (Immler et.al. 1998) y XMM Newton (Immler et.al. 2005).

M100 al web del SEDS

Índex del Catàleg Messier del blog.

 

06/09/2020

La supernova de Kepler: 400 anys després de l'explosió de l'estrella, els seus residus no es frenen

Clic per engrandir. En el que quedava de la supernova de Kepler fa 400 anys,
observada des de la Terra, els astrònoms de la NASA han mesurat cúmuls
que es mouen a velocitats de fins a 37 milions de quilòmetres per hora.
Crèdit: M. Millard et al., Texas University, Arlington, CXC, NASA.

Una sèrie de fotos preses per l’Observatori de raigs X del Chandra mostra que alguns grups de restes de la supernova de Kepler es mouen fins a 37 milions de quilòmetres per hora. Velocitats sorprenentment altes per a una explosió que, vista des de la nostra Terra, es va produir fa més de 400 anys.

SN2016aps, la supernova més brillant mai vista. Quan arriba la seva darrera hora,
les estrelles massives exploten en supernoves en una enorme escampada d'energia.
Descoberta el 2016, SN2016aps apareix a ulls dels investigadors com la supernova
més brillant, energètica i massiva mai observada.

La supernova de Kepler és una supernova de la que l'explosió a la Via Làctia, a uns 20.000 anys llum del nostre Sistema Solar, es va observar des de la Terra el 1604. D'aquí el seu nom en clau: SN 1604. I avui, astrònoms de la NASA revelen que alguns residus d’aquesta explosió encara viatgen per l’espai a velocitats astronòmiques de fins a 37 milions de quilòmetres per hora.  

Recordem que la supernova de Kepler és una supernova de tipus 1a. Una supernova termonuclear. En altres paraules, una supernova resultant de l'explosió termonuclear d'una nana blanca que ha assolit la seva massa crítica després d'haver capturat matèria d'una estrella companya.

En aquesta seqüència d’imatges de l’observatori de raigs X del Chandra de les
restes de la supernova de Kepler, vermell, verd i blau revelen raigs X de baixa,
mitjana i alta energia, respectivament. La pel·lícula s’acosta per mostrar diversos
dels cúmuls de deixalles més ràpids. © A. Hobart, CXC, NASA

Una velocitat que planteja preguntes

Aquest nivell de velocitat ja s’ha observat en restes de supernoves en altres galàxies. Però només uns dies o setmanes després de les explosions que les van donar a llum. Certament, no 400 anys després. Suggerint que les restes de la supernova de Kepler amb prou feines s’han alentit durant tot aquest temps.

De moment, els astrònoms no saben explicar el fenomen. Alguns suggereixen que l'explosió de la supernova de la nana blanca en qüestió va ser particularment violenta, expulsant la matèria a molt alta velocitat. Altres imaginen que l'entorn de la nana blanca era grumollós. I que els cúmuls de deixalles han trobat camins de baixa densitat per continuar el seu viatge sense que s’alenteixin massa.
  

Ho he vist aquí.




 

05/09/2020

Física quàntica: aquest experiment qüestiona la nostra realitat?

Clic per engrandir. Fotografia de família dels assistents a la Conferència de Solvay el 1927,
a on hi ha -entre d'altres- els pares de física quàntica. 17 dels personatges retratats eren o
van a arribar ser Premis Nobel. Crèdit: Domini public.

Un nou experiment de física quàntica estableix un nou pas de la realitat objectiva. Per no deixar de banda els nostres lectors que no estan familiaritzats amb la física quàntica, estem començant de zero, en termes senzills.

Al seu llibre "The Character of Physical Law", el físic Richard Feynman escriu: “Crec que és segur dir que ningú no entén la mecànica quàntica". Si les fonts d’aquesta disciplina encara jove (amb prou feines un segle) posen en dificultats a les poques ments que es dediquen al seu estudi, sabem tanmateix que la física quàntica descriu amb una sorprenent precisió els comportaments més contraintuïtius d'àtoms i partícules, sovint fent més preguntes de les que es responen. Tot i que ja no hi ha cap dubte que per al físic clàssic, la mecànica quàntica de vegades avança contra el sentit comú el que la fa encara més incerta.

No obstant això, ara un recent estudi ha aconseguit proporcionar noves respostes que intentarem explicar aquí en els termes més senzills i clars possibles.

"Ser i no ser", va dir el gat de Schrödinger

Per als investigadors que treballen fora del camp de la física quàntica, el món té dues qualitats importants:

- Realista,  és a dir, que la realitat és objectiva i no depèn d'una mesura ni d'un observador.

- Determinista, és a dir, que la realitat no és aleatòria sinó el resultat d’un conjunt de variables que produeixen resultats sistemàtics  i previsibles (sempre que tinguem tota la informació necessària per a la seva comprensió).

Tot i això, la física quàntica ens ensenya que tot és molt diferent per sota d’una certa escala, en el món exòtic dels àtoms i les partícules, fins i tot de les molècules. Imagineu que una partícula, una mica com un interruptor, admet dos possibles estats, que anomenarem 1 i 0 per simplificar. Si es vol creure la interpretació de Copenhaguen, mentre que un interruptor només pot estar en un estat alhora (activat o desactivat), la partícula es troba en el que s’anomena superposició d'estats, és a dir tant 1 com 0. Aquesta superposició només desapareix quan un observador decideix mesurar el seu estat, provocant així un col·lapse de la funció d’ona. Aquesta primera idea contradiu la possibilitat d'una realitat única i objectiva per a la nostra partícula, però les coses no acaben aquí.


De fet, encara segons la teoria quàntica, la partícula no segueix una lògica determinista sinó probabilística. Per tant, no podem predir l’estat en què es trobarà, sinó només calcular la probabilitat d’obtenir un estat o un altre. En el nostre cas, i encara per al bé de la simplicitat, direm que la nostra partícula té una possibilitat entre dues de estar en l'estat 1 o 0.

Una il·lustració d’un interruptor clàssic versus un interruptor quàntic imaginari. © Fermilab

El col·lapse és als ulls de l’espectador

Els científics encara no saben com passa la partícula d’una superposició d’estats a un estat fix. Alguns han suggerit que la funció d'ona s'enfonsa a mesura que es fa la mesura, i d'altres, que la intervenció d'un observador conscient és necessària; aquesta última noció ha portat alguns a retorçar la física quàntica dient que podríem canviar el teixit de la realitat per la pura força de la nostra ment, que pel que sabem és completament equivocada.

Avui en dia, els investigadors que treballen amb sistemes quàntics complexos saben que una sola ratxa de vent pot provocar el col·lapse de la fràgil casa de cartes de superposició quàntica, susceptible a la interacció amb les partícules de l’ aire. Per  tant, queda oberta la qüestió de què constitueix el valor d’una mesura o d’un observador.

Partícules entrellaçades i missatgeria instantània

Introduïm ara una nova dosi d’exotisme abordant la noció d’entrellaçament quàntic. Ja sabem que quan mesurem l’estat d’una partícula quàntica, tenim un 50% de probabilitats de trobar 1 o 0. En calcular les probabilitats per a la mesura de dues partícules, obtenim la taula següent:


Però les partícules entrellaçades comparteixen una relació especial. Vinculades entre elles (després d’una manipulació voluntària o, més rarament, accidentalment), formen un tot inseparable on l’estat d’una depèn de l’altra. Més senzillament, les dues partícules es troben cadascuna en una superposició d'estats (1 i 0) fins que es mesura una d'elles. Aquesta mesura provoca un col·lapse simultani de la funció d'ona per al parell, i cada una es fixa en un estat oposat, independentment de la distància. Així obtenim aquesta taula:


Això significa que, en teoria, si col·loqueu una partícula a la Lluna i el seu bessó a la Terra, la mesura de la partícula de la Terra (dona per exemple l’estat 1) provocaria que la funció d’ona del bessó lunar s’ensorrés. (que llavors adquiriria l’estat 0) al mateix temps. Aquells que encara recorden les seves lliçons de física protestaran dient que això és impossible perquè res, ni tan sols informació, viatja més ràpid que la llum (que triga 1,3 segons a arribar-nos des de la Lluna). I a això respondrem ... que teniu tota la raó. Einstein no va ser, a més, el màxim seguidor d'aquesta noció, que va anomenar l'acció inquietant (o esgarrifosa) a distància.

Quan (Bell) toca a mort 

Als anys seixanta, el físic John Bell va decidir aprendre més sobre aquesta comunicació evidentment instantània entre partícules entrellaçades. Per tant, parteix de dos principis inicials, extrets d’una visió clàssica del món:

- Principi de localitat: Les partícules no es poden influir mútuament més ràpidament que la llum.

- Realisme: Les partícules segueixen una operació determinista (i no probabilística) i que simplement ens esforcem per predir a causa de variables ocultes.

Basant-se en aquests dos postulats, Bell calcula el conjunt d’estats possibles per a la mesura d’un parell de partícules entrellaçades (en un context una mica més complex que el que hem presentat fins ara) i obté així un llindar de correlació teòrica. Des de llavors, s'han dut a terme nombroses "proves de Bell", a on els resultats han infringit infal·liblement el llindar teòric calculat per Bell. Segons ell, només es podia extreure una conclusió d’aquesta observació: un dels seus supòsits inicials era fals. Però quin?

La paradoxa de Wigner

Ara fem una pausa per abordar un nou experiment mental, proposat pel físic Eugene Wigner,  en el moment en què Bell treballava en el seu teorema. Una mica molest per les preguntes sense resposta de la física quàntica, Wigner decideix llançar una pedra addicional a la qüestió exposant la següent paradoxa.
Imagineu-vos que un amic de Wigner està assegut en un laboratori a on està a punt de mesurar l’estat d’una partícula. El físic, en canvi, es troba fora del laboratori i no té manera de saber què hi passa. En aplicar les equacions proporcionades per la mecànica quàntica, sabem que la partícula es troba en una superposició dels dos estats (1 i 0) fins que l’amic de Wigner la mesura, provocant en aquell moment el famós col·lapse de la funció d'ona. Però això no és tot.

En el nostre experiment mental, l’amic de Wigner no és l’únic que pren una mesura. Wigner pot, al seu torn, obrir la porta i preguntar al seu amic quin resultat va obtenir. Per tant, el laboratori (i el seu amic a dins) està una mica contaminat per la partícula i també es troba en una superposició d’estats fins que Wigner ha tingut la seva resposta.

Clic per engrandir. El físic Eugène Wigner, l’origen de la paradoxa de l’amic
de Wigner. © ORNL History

Wigner (el real, no el de la paradoxa) fa la següent pregunta: quan es produeix el col·lapse de la funció d'ona de la partícula? quan el seu amic es va assabentar del resultat o quan li va enviar? Per a Wigner,  la consciència del seu amic era suficient per provocar el col·lapse definitiu i categòric de la funció d'ona, però fins i tot tenia raó? I si el seu amic hagués estat un ordinador?.

Simfonia per a quatre observadors i dues partícules

Passem ara a l’experiència que ens interessa. "Per a la nostra investigació, hem construït una versió ampliada de la paradoxa de l'amic de Wigner, proposada per primera vegada per Časlav Brukner de la Universitat de Viena", escriu Eric Cavalcanti, coautor de l'estudi publicat a Nature Physics. En aquest nou escenari, coneixem a l'Alice i en Bob (en el paper de Wigner), Charlie i Debbie (en el paper del seu amic) i un parell de partícules entrellaçades (en el paper de... la partícula).
Charlie i Debbie es troben cadascun al seu propi laboratori: mentre que la feina de Charlie és mesurar la partícula a del parell entrellaçat, Debbie s’encarrega de la partícula b. (Recordem que, d’acord amb el principi d’intricació quàntica, si Charlie mesura un estat de 1, Debbie necessàriament trobarà el 0 al seu costat i viceversa.) A l'exterior, Alice i Bob (a qui anomenarem superobservadors) llencen cadascun un dau de tres cares (I, II, III):

- Si el resultat és igual a I: el superobservador obre la porta del laboratori i pregunta al seu acòlit quin resultat ha obtingut.

- Si el resultat és igual a II o III: el superobservador deixa la porta tancada i tria mesurar ell mateix la partícula, ignorant el resultat obtingut pel seu acòlit.

Les parelles segueixen aquest procediment sense preocupar-se l'una de l'altra, al final de l’experiment, Alice i Bob comparen els seus resultats per calcular la taxa de correlació de tots els parells de partícules. Tot està clar? Ara, anem breument i de la manera més senzilla possible, com els investigadors van comprovar experimentalment aquesta paradoxa.

El parèntesi pràctic

En aquest context més concret, es genera un parell de fotons polaritzats i entrenllaçats que travessa un complex sistema de filtres, prismes, miralls i sensors. El més important a entendre és que el fotó passa primer per un filtre que determina la seva trajectòria (per exemple, esquerra o dreta) segons la seva polarització (1 o 0). Després té dues opcions: 

- Continua el seu camí directament cap a un interferòmetre que mesurarà el seu estat. o bé

- passa per un segon filtre que anul·la l’efecte de l’anterior abans que el fotó arribi a l’interferòmetre.

Aquí, el primer filtre designa l’acòlit, mentre que l’interferòmetre pren el lloc del superobservador. En el primer cas, descrivint la situació en què el llançament de daus és igual a I, el resultat obtingut pel filtre/acòlit es transmet directament a l’interferòmetre/superobservador (la porta està oberta). A la segona, on el llançament de daus és igual a II o III, l’observació de l'acólit s’esborra d’alguna manera i el fotó es mesura directament pel superobservador (la porta roman tancada). A l'experiment, el llançament de daus es genera aleatòriament per a cada interferòmetre, per a cada parell de fotons nou.

A continuació es mostra una versió molt esquemàtica de la meitat del dispositiu, juntament amb la seva versió original i completa (ja ens direu uina preferiu).

Clic per engrandir. Una versió simplificada de l’experiment: a la part superior,
el fotó passa a través d’un primer filtre (l’acòlit), i després s’uneix directament a
l’interferòmetre (superobservador); a la part inferior, el fotó passa a través d'un
primer filtre (el company), i després continua el seu viatge a través d'un segon
filtre cancel·lant l'efecte del primer, per finalment unir-se a l'interferòmetre
(superobservador). © Emma Hollen. 

Clic per engrandir. La versió original de l’experiment mostra la configuració experimental
en conjunt: a la dreta, veiem els camins seguits pels fotons de Bob i Alice. El fotó passa
a través d’un primer conjunt de filtres a la part inferior (acòlit), i després, en funció del
resultat del "llançament dels daus", és desviat selectivament per un mirall en
moviment cap a l’interferòmetre (superobservador) o continua el seu recorregut per un
nou conjunt de filtres que cancel·len l’efecte dels anteriors, per unir-se finalment a
l’interferòmetre (superobservador). © Bong et al., Spie 

Tres postulats, amb un gir

Per tal de comparar els seus resultats experimentals amb les prediccions de la física clàssica, els investigadors estableixen els seus càlculs teòrics sobre tres postulats bàsics, formant junts un principi anomenat "amabilitat local" per Cavalcanti:

- Caràcter absolut dels esdeveniments observats  (AOE): un cop feta la primera observació, el col·lapse de la funció d'ona és absolut i definitiu, no hi ha versions alternatives ni possibles modificacions;

- Principi de localitat: (recordatori) les partícules no es poden influir mútuament més ràpid que la llum;

- Absència de superdeterminisme (NSD): es conserva el lliure albir i l’atzar; el resultat de les tirades de daus, per exemple, no pot ser influït per cap altre esdeveniment dins o fora de l'experiment: és completament aleatori.

Un cop calculat el llindar de correlació teòrica, l’equip va realitzar ni més ni menys que 90.000 proves. Com s'esperava, les correlacions obtingudes experimentalment violen sistemàticament els postulats de Bell. Però, encara més interessant, els resultats no violen el principi d’amabilitat local (qüestionant almenys un dels tres postulats inicials anteriors) només quan l’intricació és prou forta: pertorbant parcialment l’harmonia de parells de fotons, els investigadors van trobar que més enllà d’un llindar determinat, els resultats empírics coincideixen amb les prediccions.

Aquesta distinció permet demostrar que els postulats de Bell i els d'amabilitat no són equivalents. Per obtenir resultats teòrics d'acord amb les mesures realitzades a la realitat, haurem d'abandonar almenys un dels tres postulats que planteja el principi de simpatia local. I les implicacions d’aquest descobriment són profundes.

Haurem d’actualitzar la nostra realitat?

Com dèiem al principi del nostre article, la mecànica quàntica de vegades avança contra els postulats decretats pel sentit comú; "L'avenç en aquest cas és que discernim una mica millor quines suposicions hem d'abandonar" , comenta Ken Wharton, físic de la Universitat de San José, que no va participar en l'estudi. Fins que els nous resultats experimentals no ens proporcionin més amplis elements de resposta, les teories continuaran florint, i alguns científics afirmen que els esdeveniments futurs poden afectar les observacions passades (retrocausalitat), que cada observació provoca el naixement d’ universos.paral·lel (hipòtesi multivers), o que no hi hagi realitat objectiva. El següent pas per als investigadors és replicar l’experiment a escales més grans per veure fins a quin punt es manté la teoria quàntica i si les seves troballes s’apliquen al nostre nivell de percepció.


Ho he vist aquí.