30/04/2023

Dossier. La matèria fosca; 8 Testejar els models estàndards

En aquest dossier es presenten les diferents pistes que porten a la hipòtesi de la matèria fosca, així com diverses propostes que s'han fet per intentar dilucidar-ne la naturalesa.

Una primera manera d'abordar el problema de la matèria fosca és garantir que les teories que fem servir siguin vàlides. Per descomptat, ningú espera als astrofísics per això, però la matèria fosca dóna una nova motivació per a aquestes proves.


Clic a l'imatge per engrandir. Noves partícules. Crèdit: vchalup, Adobe Stock

En particular, hem esmentat anteriorment que les extensions del model estàndard va predir l'existència de noves partícules. D'altra banda, s'ha proposat que les lleis de la gravitació que fem servir no són correctes. Per tant, convé provar aquestes dues teories.

Tests de models alternatius de física de partícules

En primer lloc, les extensions del model estàndard de la física de partícules, les mateixes que suggereixen l'existència de noves partícules, també prediuen altres fenòmens nous. En particular, alguns modes de desintegració de partícules estan prohibits pel model estàndard, però permesos per les seves extensions, la qual cosa fa que la recerca d'aquests "nous" modes sigui una prova ideal. Per exemple:

- Les teories de la gran unificació prediuen que el protó és una partícula inestable, és a dir que es pot desintegrar espontàniament en altres partícules, després d'un temps suficientment llarg. Aquest esdeveniment no s'ha observat mai, fet que permet donar un límit inferior a la vida útil del protó. Si aquesta desintegració és possible, és un esdeveniment rar. S'estableixen experiments específics per detectar aquests esdeveniments.

- També són possibles nous modes de desintegració per a altres partícules. La seva investigació sobre esdeveniments observats en acceleradors/col·lisionadors de partícules constitueix un camp d'investigació molt actiu en aquest domini.

Els tests de precisió de la relativitat general

Hem esmentat la possibilitat que les lleis de la gravitació difereixen de les utilitzades. Una primera manera de provar aquesta hipòtesi és provar la relativitat general. S'estableixen diversos experiments per fer-ho. Per exemple:

- Gravity Probe B: un magnífic experiment que consisteix a estudiar els moviments de giroscopis embarcats en un satèl·lit en òrbita al voltant de la Terra.

- Ones gravitacionals: VIRGO (a terra, en fase de calibratge), LIGO (a terra, a l'inici de l'activitat), LISA (satèl·lit, en projecte).


Clic a l'imatge per engrandir. Gravity Probe B, satèl·lit americà.
 
Proves de gravitació a petites escales espacials

Entre les modificacions de la gravitació que hem esmentat, diverses prediuen modificacions de la llei de Newton a petites distàncies (dimensions addicionals) o a petites acceleracions (Mond, sigles en anglès de Dinàmica Newtoniana MOdificada). Per tant, és adequat provar la gravitació en aquestes condicions, però aquests són experiments molt difícils d'implementar, perquè la gravitació queda gairebé completament emmascarada per les altres forces.

Veure:

Capítol anterior: 7 Els candidats
Capítol següent: 9 Detectar la matèria fosca (en preparació).


Ho he vist aquí.

29/04/2023

Primera imatge d'un doll produït pel forat negre gegant al centre de la galàxia M87


Clic a l'imatge per engrandir. Els científics que observen el nucli de ràdio compacte de M87 han descobert nous detalls sobre el forat negre supermassiu de la galàxia. En aquesta recreació artística, el doll massiu del forat negre es veu pujant des del centre del forat negre. Les observacions en què es basa aquesta il·lustració representen la primera vegada que el raig i l'ombra del forat negre s'han fotografiat junts, donant als científics una millor comprensió de com els forats negres poden impulsar aquests potents dolls. Crèdit: S. Dagnello (NRAO, AUI, NSF).
 

Primera imatge d'un forat negre supermassiu: submergiu-vos al cor de la galàxia M87  Descobriu on s'amaga el forat negre supermassiu del qual els astrònoms han donat a conèixer la primera imatge de la història. Aquest vídeo ens transporta al centre de la gran galàxia que la protegeix, a 55 milions d'anys llum de la Terra.

M87* és el forat negre supermassiu al cor de la galàxia gegant M87 que va proporcionar la primera imatge de l'ombra de l'horitzó d'esdeveniments d'aquestes estrelles compactes. Avui, un grup de radiotelescopis inclosos els d'ALMA d'ESO, revela en una sola imatge el mateix forat negre, però també el naixement del seu raig de matèria a partir d'un anell de matèria al voltant de M87*. Això és suficient per entendre millor els altres dolls de forats negres. 

Ja a l'abril de 2019, la galàxia Messier 87 (M87), una enorme galàxia el·líptica situada a uns 55 milions d'anys llum de la Terra, va arribar als titulars en el camp de la radioastronomia. De fet, els astrònoms el van estudiar durant segles al visible i a la constel·lació de la Verge, després del seu descobriment per Charles Messier al 1781. Més tard es va adonar que a més de contenir 10 vegades més estrelles que la Via Làctia, també contenia al seu cor un forat negre supermassiu que era un excel·lent objectiu per poder observar l'ombra de l'horitzó d'esdeveniments d'un forat negre.

Per a això, calia mobilitzar les observacions de diversos radiotelescopis a la superfície de la Terra i implementar amb ells la tècnica de síntesi d'obertura. Permet disposar virtualment d'un radiotelescopi de la mida de la Terra combinant les observacions d'aquests instruments i, per tant, poder produir imatges amb una resolució rècord.


Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Roger Blandford ens parla dels forats negres supermassius i els seus dolls en aquest vídeo. Crèdit: Quanta Magazine.

Observacions addicionals de l'EHT

Això és el que havien aconseguit fer els membres de la col·laboració Event Horizon Telescope (EHT-Telescopi de l'Horitzó de Successos), revelant així al 2019, la primera imatge d'un forat negre . Avui, tal com s'explica en una nota de premsa de l'Observatori Europeu del Sud (ESO) que acompanya una publicació a Nature, hem observat per primera vegada en la mateixa imatge, l'ombra del forat negre al centre de M87 i el potent jet de partícules de matèria gairebé a la velocitat de la llum quan és expulsat.

La nota de premsa també especifica que és fruit d'un procés a llarg termini de processament dels senyals recollits perquè va començar amb observacions fetes l'any 2018 amb els telescopis del Global Millimeter VLBI Array (GMVA - Conjunt Global VLBI milimétric), de l'Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) i el Greenland Telescope (GLT).
 
Aquest jet es coneix des de fa molt de temps quan l'astrònom nord-americà Heber Doust Curtis l'havia observat ja l'any 1918. Però només més tard podríem entendre que aquest raig de matèria particularment fi i col·limat, que s'estén per almenys 5.000 anys llums de distància, és el resultat de complexos processos físics relacionats amb la magnetohidrodinàmica dels plasmes en l'espai-temps corbat, en aquest cas el forat negre de Kerr en rotació que conté aproximadament 6.500 milions de masses solars.


Clic a l'imatge per engrandir. Aquesta imatge mostra per primera vegada el raig i l'ombra del forat negre al centre de la galàxia M87. Les observacions es van obtenir amb els telescopis del Global Millimeter VLBI Array (GMVA), l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), del qual l'ESO és soci, i el Greenland Telescope. La imatge proporciona als científics el context necessari per entendre com es forma el potent jet. Les noves observacions també van revelar que l'anell del forat negre, que es mostra aquí a la inserció, és un 50% més gran que l'anell observat a longituds d'ona de ràdio més curtes pel telescopi Event Horizon (EHT). Això fa pensar que a la nova imatge veiem més material que cau cap al forat negre del que podríem veure amb l'EHT. Crèdit: R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF).

Un laboratori per entendre l'astrofísica dels forats negres galàctics

El repte de les noves anàlisis de les observacions és més ampli que el cas de M87 perquè es coneixen diversos dolls similars i sabem que han d'estar relacionats amb les interaccions entre els forats negres supermassius i les galàxies que els acullen.

"Sabem que els dolls són expulsats de la regió al voltant dels forats negres, però encara no entenem del tot com passa això. Per estudiar-ho directament, hem d'observar l'origen del raig el més a prop possible del forat negre", va dir Ru-Sen Lu de l'Observatori Astronòmic de Shanghai a la Xina en el comunicat de l'ESO.

Les observacions anteriors havien donat com a resultat imatges separades de la regió propera al forat negre i al doll, però "aquesta nova imatge completa la imatge mostrant la regió al voltant del forat negre i el raig al mateix temps", afegeix el seu col·lega Jae-Young Kim de la Universitat Nacional de Kyungpook a Corea del Sud i de l'Institut Max Planck de Radioastronomia a Alemanya.


Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del video. Amb l'ajuda d'ALMA, els astrònoms han obtingut una nova imatge del forat negre supermassiu situat al centre de la galàxia M87. Crèdit: Observatori Europeu del Sud (ESO).

Encara en la mateixa nota de premsa, ens assabentem que el guany de resolució encara obtingut en el cas del M87 prové del fet que els investigadors amb els radiotelescopis utilitzats han aprofitat les ones de ràdio amb una longitud d'ona més gran que la del EHT: 3,5 mm en lloc d'1,3 mm. Tal com explica Thomas Krichbaum, de l'Institut Max-Planck de Ràdioastronomia. "En aquesta longitud d'ona, podem veure com el raig emergeix de l'anell d'emissió al voltant del forat negre supermassiu central". La mida de l'anell observat és aproximadament un 50% més gran que la de la imatge del telescopi Event Horizon.

"Per entendre l'origen físic d'aquest anell més gran i gruixut, vam haver d'utilitzar simulacions per ordinador per provar diferents escenaris", afegeix Keiichi Asada de l'Acadèmia Sinica de Taiwan.

En última instància, la imatge mostraria més completament part del material que cau cap a l'horitzó d'esdeveniments del forat negre supermassiu.


Ho he vist aquí.

27/04/2023

Descobert un inesperat quàsar doble


Clic a l'imatge per engrandir. Aquesta recreació artística mostra la resplendor brillant de dos quàsars que resideixen als nuclis de dues galàxies que es troben en un caòtic procés de fusió. L'estira-i-arronsa gravitatori entre les dues galàxies desencadena una tempesta d'estrelles. Els quàsars són fars brillants de llum intensa procedents dels centres de galàxies llunyanes. Estan alimentats per forats negres supermassius que s'alimenten voraçment de la matèria que els arriba. Aquest frenesí alimentari provoca un torrent de radiació que pot eclipsar la llum col·lectiva de milers de milions d'estrelles de la galàxia amfitriona. En unes desenes de milions d'anys, els forats negres i les seves galàxies es fusionaran, igual que la parella de quàsars, i formaran un forat negre encara més massiu. Crèdit: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)

Un parell de galàxies en fusió encenen forats negres en curs de col·lisió

Els quàsars són un dels focs artificials més brillants de l'univers. Dispersos per tot el cel, brillen amb l'opulència de més de 100.000 milions d'estrelles. I, com una brillant flamarada aèria de la nit de cap d'any, enlluernen durant un temps relativament breu, en escales de temps còsmiques. Això és degut a que són alimentats per voraços forats negres supermassius que engoleixen una gran quantitat de gas i pols que s'escalfa a altes temperatures. Però el bufet lliure de menjar dels quàsars té una durada limitada.

Aquesta característica fugaç dels quàsars va ajudar els astrònoms a trobar dos quàsars en curs de col·lisió entre si. Estan incrustats dins d'un parell de galàxies que van xocar entre elles fa 10.000 milions d'anys. És rar trobar un duet tan dinàmic a l'Univers llunyà. Aquesta detecció ens dóna pistes sobre com era d'inestable el cosmos fa molt de temps, quan les galàxies col·lisionaven amb més freqüència i els forats negres s'omplien de restes d'aquestes topades.

Com que els dos quàsars parpellegen a ritmes diferents a mesura que el flux de combustible augmenta i disminueix, es van identificar com una activitat inusual que passa a l'espai. El Hubble va ampliar la imatge i va resoldre clarament la parella, així com les seves galàxies amfitriones.


Clic a l'imatge per engrandir. Fotografia del telescopi espacial Hubble d'un parell de quàsars que existien quan l'univers només tenia 3.000 milions d'anys. Estan incrustats dins un parell de galàxies en col·lisió. Els quàsars estan separats per menys de la mida d'una galàxia. Els quàsars s'alimenten de voraços forats negres supermassius que llancen ferotges raigs d'energia mentre s'esmollen de gas, pols i qualsevol altra cosa que caigui a les urpes gravitatòries. Els forats negres acabaran fusionant-se. Crèdits: NASA, ESA, Yu-Ching Chen (UIUC), Hsiang-Chih Hwang (IAS), Nadia Zakamska (JHU), Yue Shen (UIUC).

El telescopi espacial Hubble troba inesperadament un quàsar doble en un univers llunyà

L'Univers primitiu era un lloc esvalotat on les galàxies sovint xocaven entre si i fins i tot es fusionaven. Utilitzant el telescopi espacial Hubble de la NASA i altres observatoris espacials i terrestres, els astrònoms que investiguen aquests esdeveniments han fet un descobriment inesperat i poc comú: un parell de quàsars lligats gravitacionalment, tots dos cremant a l'interior de dues galàxies en fusió. Ja existien quan l'univers només tenia 3.000 milions d'anys.

"No veiem gaires quàsars dobles en una època tan primerenca de l'Univers. Per això aquest descobriment és tan emocionant", afirma Yu-Ching Chen, estudiant de postgrau de la Universitat d'Illinois a Urbana-Champaign i autor principal d'aquest estudi.

La recerca de quàsars binaris propers és un camp de recerca relativament nou que s'acaba de desenvolupar en els darrers 10 o 15 anys. Els nous i potents observatoris actuals han permès als astrònoms identificar casos en què dos quàsars estan actius alhora i prou a prop com per acabar fusionant-se.

Cada cop hi ha més evidències que les grans galàxies es formen mitjançant fusions. Els sistemes més petits s'uneixen per formar sistemes més grans i estructures cada cop més grans. Durant aquest procés s'haurien de formar parells de forats negres supermassius dins de les galàxies que es fusionen. "Conèixer la població progenitora de forats negres ens acabarà informant sobre l'aparició de forats negres supermassius a l'univers primitiu i sobre la freqüència que podrien tenir aquestes fusions", afirma Chen.


Clic a l'imatge per engrandir. Aquesta imatge mostra una fotografia del telescopi espacial Hubble d'un parell de quàsars que existien quan l'univers només tenia 3.000 milions d'anys. Estan incrustats dins un parell de galàxies en col·lisió. Els quàsars estan separats per menys de la mida duna sola galàxia. Els forats negres acabaran fusionant-se. Crèdits: NASA, ESA, Yu-Ching Chen (UIUC), Hsiang-Chih Hwang (IAS), Nadia Zakamska (JHU), Yue Shen (UIUC).

"Estem començant a revelar aquesta punta de l'iceberg de la població de quàsars binaris primitius", afirma Xin Liu, de la Universitat d'Illinois a Urbana-Champaign. "Aquesta és la singularitat d'aquest estudi. Ens diu realment que aquesta població existeix, i ara tenim un mètode per identificar quàsars dobles que estan separats per menys de la mida d'una sola galàxia".

Va ser com trobar una agulla en un paller que va requerir la potència combinada del telescopi espacial Hubble de la NASA i dels observatoris W.M. Keck de Hawaii. Les observacions en múltiples longituds d'ona de l'Observatori Internacional Gemini de Hawaii, el Karl G. Jansky Very Large Array de la NSF a Nou Mèxic i l'Observatori de Raigs X Chandra de la NASA també van contribuir a comprendre el duo dinàmic. A més, l'observatori espacial GAIA de l'ESA (Agència Espacial Europea) va ajudar a identificar aquest quàsar doble.

"La sensibilitat i resolució del Hubble van proporcionar imatges que ens permeten descartar altres possibilitats pel que estem veient", va dir Chen. El Hubble mostra, de manera inequívoca, que és un autèntic parell de forats negres supermassius, i no de dues imatges del mateix quàsar creades per una lent gravitacional en primer pla. A més, el Hubble mostra un fenomen de marea provocat per la fusió de dues galàxies, en què la gravetat distorsiona la forma de les galàxies formant dues cues d'estrelles.

Tot i això, la nítida resolució del Hubble per si sola no és suficient per anar a buscar aquestes balises de doble llum. Els investigadors van recórrer a GAIA, que es va llançar el 2013, per localitzar possibles candidats a quàsar doble. GAIA mesura amb gran precisió les posicions, distàncies i moviments dels objectes celestes propers. Però, gràcies a una nova tècnica, es pot utilitzar per explorar l'univers llunyà. L'enorme base de dades de GAIA es pot utilitzar per buscar quàsars que imitin el moviment aparent d'estrelles properes. Els quàsars apareixen com a objectes individuals a les dades de GAIA perquè estan molt a prop els uns dels altres. Tot i això, GAIA pot captar un "moviment" subtil i inesperat que imita un canvi aparent en la posició d'alguns dels quàsars que observa.

En realitat, els quàsars no es mouen per l'espai de manera mesurable. En canvi, el seu moviment podria ser degut a fluctuacions aleatòries de la llum, ja que la brillantor de cada membre de la parella de quàsars varia en escales de temps de dies a mesos, depenent de l'horari d'alimentació del forat negre. Aquesta alternança de brillantor entre la parella de quàsars és semblant a veure a distància el senyal d'una cruïlla de ferrocarril. Com que els llums a banda i banda del senyal fix parpellegen alternativament, el senyal dóna la il·lusió de "sacsejar-se".

Un altre problema és que, pel fet que la gravetat deforma l'espai com un mirall, una galàxia en primer pla podria dividir en dos la imatge d'un quàsar llunyà, creant la il·lusió que en realitat es tracta d'un parell binari. Es va utilitzar el telescopi Keck per assegurar-se que no hi havia cap galàxia que servís de lent entre nosaltres i el suposat quàsar doble.

Com que el Hubble treu el cap al passat llunyà, aquest quàsar doble ja no existeix. Al llarg dels 10.000 milions d'anys transcorreguts, és probable que les seves galàxies amfitriones s'hagin assentat en una galàxia el·líptica gegant, com les que es veuen avui a l'univers local. I els quàsars s'han fusionat per convertir-se en un forat negre supermassiu gegantí al seu centre. La galàxia el·líptica geganta propera, M87, té un monstruós forat negre que pesa 6.500 milions de vegades la massa del nostre Sol. Potser aquest forat negre va sorgir d'una o diverses fusions de galàxies en els darrers milers de milions d'anys.

El proper telescopi espacial Nancy Grace Roman de la NASA, amb la mateixa agudesa visual que el Hubble, és ideal per a la caça de quàsars binaris. El Hubble s'ha fet servir per prendre minuciosament dades d'objectius individuals. Però la visió infraroja de l'Univers que ofereix Roman, de gran angular, és 200 vegades més gran que la del Hubble. "Molts quàsars podrien ser sistemes binaris. El telescopi Roman pot millorar enormement aquest camp de recerca", afirma Liu.

Els resultats van ser publicats el 5 d'abril a la revista Nature.

El telescopi espacial Hubble és un projecte de cooperació internacional entre la NASA i l'ESA. El Centre Goddard de Vols Espacials de la NASA a Greenbelt, Maryland, gestiona el telescopi. L'Institut Científic del Telescopi Espacial (STScI), a Baltimore (Maryland), duu a terme les operacions científiques del Hubble i del Webb. El STScI és operat per a la NASA per l'Associació d'Universitats per a la Investigació en Astronomia, a Washington, D.C.


Ho he vist aquí.

26/04/2023

Podem veure els neutrins del Big Bang?

Els neutrins són omnipresents a l'Univers on superen en nombre els fotons de radiació fòssil i fins i tot, amb diferència, a les partícules de matèria ordinària. Molt difícils de detectar, tot i així estem intentant estudiar els del Big Bang.

Clic a l'imatge per engrandir. El físic de Princeton Chris Tully es troba al Ptolemy Lab del Princeton Plasma Physics Laboratory. Crèdit: Elle Starkman, PPPL Communications


Blàzars, forats negres gegants que acceleren els raigs còsmics  Això és una gran primícia! Els científics han aconseguit localitzar la font d'emissió llunyana d'un neutrí d'alta energia, aquesta partícula fantasma que generalment travessa la matèria sense interactuar amb ella. Quin és l'origen d'aquest neutrí? Com es va detectar? La resposta la trobareu al vídeo.

El CMB que ens arriba avui es va emetre, no només fa molt de temps, sinó també a moltíssima distància de la Via Làctia. El seu estudi il·lustra el fet que observar més i més a l'univers és com fer una cop d'ull cada cop més endins dels estrats de la història de l'espai-temps. També podem dir, per analogia, que en el cas del CMB, s'assembla des d'aquest punt de vista a intentar veure què passa sota la superfície del Sol. De fet, en algun moment d'aquest rebobinat en el temps, el cosmos es torna tan dens i calent que els àtoms no podrien existir, impedint que els fotons es moguin lliurement. Més enllà d'això, per tant, ens és impossible obtenir informació directa. L'univers és per a nosaltres, en certa manera, opac.

Veure-hi més a fons, és a dir, realment molt més abans, és possible mitjançant l'ús d'altres missatgers i altres astronomies.


Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Antoine Kouchner i Stéphane Lavignac recorren la fascinant història del neutrins i ens presenten els grans experiments dedicats a aquest missatger d'allò infinitament gran i infinitament petit en un llibre publicat per Dunod i acompanyat d'aquest vídeo de presentació. Antoine Kouchner és professor de la Universitat Diderot de París i director del laboratori d'AstroPartícules i Cosmologia. També és responsable científic de la Col·laboració Internacional Antares que opera el primer telescopi de neutrins submarí, el successor del qual, KM3NeT, està en construcció al Mediterrani. Stéphane Lavignac és físic del CNRS i desenvolupa la seva recerca a l'Institut de Física Teòrica de Saclay.

Malgrat això, passa que aproximadament un segon després de l'inici de l'univers observable, en el model estàndard de cosmologia relativista, la temperatura del cosmos era de 10.000 milions de graus i la seva densitat era comparable a la de l'aigua. L'univers contenia una sopa de leptons, fotons i sobretot protons i neutrons transformant-se els uns en els altres absorbint i emetent... neutrins (aquelles partícules fantasmals l'existència de les quals havia estat predita a la dècada de 1930 pel físic Wolfgang Paulii la primera teoria del qual va ser desenvolupada per Enrico Fermi). Per sota d'aquest llindar de temperatura, que correspon a energies per als neutrins de l'ordre d'1 MeV, van deixar d'interaccionar amb els nucleons eventualment per escampar-se lliurement per l'espai.

Astronomia de neutrins, una finestra a l'univers primerenc
                     
Hi ha per tant, a més del fons difús cosmològic de fotons, una radiació còsmica de neutrins que ens donaria accés directe -si es pogués observar, mesurar i cartografiar a una imatge de l'estat de l'univers quan només eren uns pocs segons com a màxim. Aquest fons còsmic de neutrins (fons de neutrins còsmics, ja sigui CNB o CVB, llegiu C-nu-B), el podem observar indirectament a través dels seus efectes sobre la radiació fòssil com han demostrat les anàlisis recents de mesures de la missió Planck.

Però destacar-lo directament representa un repte tecnològic que els membres del Laboratori de Física del Plasma de Princeton (PPPL) intenten fer front mitjançant el projecte Ptolemy (Observatori de triti de Princeton per a la llum, el rendiment massiu de neutrins de l'univers primerenc).

De fet, els neutrins interactuen molt feblement amb la matèria quan tenen poca energia. Certament, hi ha més neutrins fòssils que fotons fòssils al cosmos. Fins i tot s'estima que n'hi ha uns 450 per cm3. Però a causa de l'expansió de l'univers i el seu refredament, la temperatura mitjana del CNB avui és només d'1,95 kelvin, una mica més freda que la del CMB (2,725 K). Per tant, estem lluny dels 10.000 milions de Kelvin inicials. A una temperatura tan baixa, els neutrins cosmològics semblaven, per a molts, esmunyedissos, ja que podien creuar de mitjana, per a cadascun d'ells, un bloc de ferro d'un any llum d'espessor!


Clic a l'imatge per engrandir. Vista del prototip de l'experiment de Ptolemy, el nom anglès del famós astrònom antic Ptolemeu. Finalment, utilitzarà 100 g de triti. Crèdit: Elle Starkman, PPPL Office of Communications.

Això sense comptar amb el progrés dels detectors de partícules utilitzant el fenomen de la superconductivitat així com amb els descobriments de les nanociències. La idea bàsica és que aquests detectors que absorbeixen una partícula que hi diposita energia s'escalfen localment i després deixen d'estar en un estat de superconductor. Això es manifesta amb un brusc salt de la resistència en un dels sensors del dispositiu.

L'experiment Ptolemeu consistirà a utilitzar aquest tipus de calorímetre per mesurar l'energia dels electrons emesos per la desintegració dels nuclis de triti dipositats sobre una làmina de grafè. La teoria de la de desintegració beta per aquest isòtop ben conegut de l'hidrogen implica que els electrons emesos no poden tenir una energia superior a un valor ben determinat. Seleccionant amb l'ajuda d'un camp magnètic, els electrons més energètics emesos pels nuclis de triti, és possible mesurar les seves energies amb un calorímetre superconductor refrigerat a una temperatura inferior a 0,1 K. Encara segons la teoria de la interacció electrofeble a la base de la de la desintegració beta, sabem que aquestes els electrons tenen una baixa probabilitat d'absorbir una part de l'energia dels neutrins del CNB. Alguns d'ells dipositaran doncs, al calorímetre, més energia de la que és teòricament possible en absència de col·lisió amb un neutrí si el sistema està prou protegit pels efectes d'un soroll de fons provocat per partícules diferents dels neutrins.

En definitiva, la distribució de les energies d'electrons mesurades per Ptolemeu hauria de mostrar la presència d'almenys un pic (un augment de la resolució mostraria tres pics associats als tres tipus de neutrins del model estàndard) per sobre del valor màxim de les energies dels electrons resultants de la desintegració beta dels nuclis de triti. L'experiment hauria de permetre mesurar indirectament les característiques dels neutrins cosmològics, com ara les seves masses i la seva densitat.

En augmentar la quantitat de triti fins a 100 grams, l'experiment de Ptolemeu es farà més sensible i potser després permetrà destacar neutrins estèrils, fermions de Majorana, en el supòsit que realment constituirien una part no negligible de la matèria fosca. Això també podria proporcionar una clau per resoldre l'enigma de l'antimatèria cosmològica.

 
Ho he vist aquí.

18/04/2023

El James Webb capta una espectacular fusió de galàxies

Un enlluernador espectacle de naixement d'estrelles captat en l'infraroig.

Una col·lisió impressionant de dues galàxies espirals brilla a l'infraroig amb la llum de més d'un bilió de sols. Anomenades col·lectivament Arp 220, les galàxies en col·lisió van provocar un gran esclat de formació estel·lar. Cadascun dels nuclis galàctics que es combinen està envoltat per un anell giratori de formació estel·lar que emet una llum enlluernadora que el James Webb va captar en l'infraroig. Aquesta llum brillant crea una prominent i punxeguda explosió estel·lar.


Clic per engrandir. Arp 2202, imatge dels instruments NIRCam i MIRI del Telescopi James Webb. Crèdit imatge: NASA, ESA, CSA, STScI. Processament d'imatge: Alyssa Pagan (STScI)

Brillant com un far al mig d'un mar de galàxies, Arp 220 il·lumina el cel nocturn en aquesta vista del telescopi espacial James Webb de la NASA. Arp 220, en realitat dues galàxies espirals en procés de fusió, brilla més en llum infraroja, cosa que la converteix en un objectiu ideal per al Webb. És una galàxia infraroja ultra-lluminosa (ULIRG) amb una lluminositat de més d'un bilió de Sols. En comparació, la Via Làctia té una lluminositat molt més modesta, d'uns deu mil milions de Sols.

Situada a 250 milions d'anys-llum a la constel·lació del Serpent, Arp 220 és l'objecte número 220 de l'Atlas de Galàxies Peculiars de Halton Arp. És la ULIRG més propera i la més brillant de les tres fusions galàctiques més properes a la Terra.

La col·lisió de les dues galàxies espirals va començar fa uns 700 milions d'anys. Es va desencadenar una enorme explosió de formació estel·lar. Al voltant de 200 enormes cúmuls estel·lars resideixen en una regió polsegosa d'uns 5.000 anys llum de diàmetre (aproximadament el 5% del diàmetre de la Via Làctia). La quantitat de gas d'aquesta petita regió equival a tot el gas de la Via Làctia.


Clic per engrandir. Arp 2202 Imatge dels instruments NIRCam i MIRI del Telescopi James Webb. Crèdit imatge: NASA, ESA, CSA, STScI. Processament d'imatge: Alyssa Pagan (STScI)

Observacions anteriors realitzades amb radiotelescopis van revelar l'existència d'un centenar de restes de supernoves a una àrea de menys de 500 anys llum. El telescopi espacial Hubble de la NASA va descobrir els nuclis de les galàxies progenitores a 1.200 anys llum de distància. Cadascun dels nuclis té un anell giratori de formació estel·lar que emet la llum infraroja enlluernadora que s'aprecia en aquesta imatge del Webb. Aquesta llum enlluernadora crea pics de difracció, la característica estel·lar que domina aquesta imatge.

A la perifèria d'aquesta fusió, Webb revela febles cues de marea, o material arrossegat fora de les galàxies per la gravetat, representades en blau, evidència de la dansa galàctica que s'està produint. El material orgànic representat en taronja vermellós apareix en corrents i filaments a través d'Arp 220.

Webb va observar Arp 220 amb la seva càmera d'infraroig proper (NIRCam) i el seu instrument d'infraroig mitjà (MIRI).

El telescopi espacial James Webb és el principal observatori científic espacial del món. Webb resoldrà els misteris del nostre Sistema Solar, mirarà més enllà, mons llunyans al voltant d'altres estrelles, i sondejarà les misterioses estructures i orígens del nostre univers i el nostre lloc. Webb és un programa internacional dirigit per la NASA amb els socis, l'ESA (Agència Espacial Europea) i l'Agència Espacial Canadenca.


Ho he vist aquí.

16/04/2023

50 vols a Mart

Fa gairebé dos anys, l'helicòpter Ingenuity es va convertir en la primera nau a fer un vol propulsat i controlat en un altre planeta. Ingenuity es va dissenyar com una demostració tecnològica de no més de cinc vols: en lloc d'això, acaba de fer el viatge número 50 pel Planeta Vermell el dijous 13 d'abril.


Clic per engrandir. Aquesta imatge de l'Ingenuity va ser presa el 15 de juny de 2021, entre el seu setè i vuitè vol. Crèdit: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS

Els 50 vols d'Ingenuity l'han portat a recórrer més d'11.500 metres sobre la superfície del cràter Jezero, amb un temps total de vol de gairebé 90 minuts. Ingenuity va arribar a Mart després d'un viatge de 480 milions de quilòmetres amb el rover Perseverance; ara, Ingenuity i Perseverance treballen junts, explorant el terra i l'aire marcians a la recerca de senyals de vida antiga.


Ho he vist aquí.

15/04/2023

La Lluna s'està allunyant gradualment de la Terra, veritat o mentida?

Vaja, no estaria gens bé! Quan sabem que la Lluna influeix en les marees, si mai desapareix completament, què farem? Això és el que amoïna.


Clic per engrandir. La Lluna s'allunyaria del nostre planeta uns quants centímetres a l'any. Crèdit: Gregory H. Revera, Viquipèdia

Tingueu en compte una xifra: 384.400. Aquest és el nombre de quilòmetres que ens separen de la Lluna. Ho vau veure ? El 1969, l'equip de Neil Armstrong va viatjar tota aquesta distància per posar un peu a la superfície lunar. Per saber-ho tot sobre aquest esdeveniment, us remeto al nostre episodi de Ciència o ficció, on vam desxifrar el veritable del fals sobre el rumor que l'home mai va anar a la Lluna. Una història dels panells reflectants.

Una història de panells reflectants

De totes maneres, durant les missions Apol·lo, es van instal·lar cinc panells reflectants al sòl lunar. Bé, es van utilitzar per mesurar la distància Terra-Lluna mitjançant un sistema làser. Aquests panells reflectants estan fets de tota una xarxa de petits blocs de vidre destinats a concentrar la llum i reflectir-la de nou en la direcció d'on prové. Enginyós! Doncs sí, sobretot perquè ho has entès, a grans trets, només has d'enviar un raig làser des de la Terra cap a un dels seus panells, mesurar el temps que triga a fer el viatge d'anada i tornada, i la distància que ens separa de l'estrella es calcula ràpidament. Deduïm la distància Terra-Lluna gràcies a la petita fórmula matemàtica D = (c*T)/2, sent D la distància, c la velocitat de la llum i T el temps. Per tant, la distància és igual a la velocitat de la llum multiplicada pel temps que triga el làser a anar i tornar, tot dividit per dos. Sí, perquè com que és un viatge d'anada i tornada, no volem mesurar la distància dues vegades. Així que recordeu que, gràcies a aquests panells reflectants, si teniu quelcom de material a casa, bé, en general, podríeu fer aquesta mesura des del vostre jardí!

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. L'experiment amb els panells reflectants a la Lluna, recreats amb comicitat a un capítol de la sèrie de TV Big Bang Theory.

Per què la Lluna ens fuig?

Així que sabent això, us podeu imaginar que els científics han estat capaços d'analitzar la distància que ens separa del nostre satèl·lit, i comprovar fàcilment que sí! La Lluna s'està allunyant gradualment de nosaltres. En primer lloc, tingueu en compte que la distància entre ella i nosaltres no és constant, per la senzilla i bona raó que l'òrbita de la Lluna no descriu un cercle perfecte. En conseqüència, quan passi més a prop nostre, estarà a uns 362.600 quilòmetres, mentre que quan estigui més allunyada, la distància és d'uns 405.400 quilòmetres. Sí, encara són quasi 43.000 quilòmetres de diferència, no és res! I gràcies al sistema làser i amb el petit càlcul del qual us hem parlat abans, els científics es van adonar que la Lluna efectivament s'allunya, 3,8 centímetres per any, de mitjana. És una bogeria no?

En qüestió, un factor principal: la marea! Sí, potser sabeu que la Lluna influeix en les marees, però òbviament, aquestes últimes també influeixen en la Lluna. És una mica complex. Vaig haver de passar una estona amb el cap en diversos articles sobre el tema que realment no estaven clars, però, afortunadament, Laurent Sacco, el nostre astro periodista de Futura, ho va poder aclarir tot en poques frases. Com sabeu, la força gravitatòria de la Lluna uneix els oceans i provoca el que s'anomenen marees. Fins ara, tot bé. Sí, excepte que si vius a prop del mar, potser ja t'has adonat que la Lluna no necessàriament es troba a sobre de la costa en el moment de la marea alta. Eh si! Això es deu al fet que la Terra continua girant sobre si mateixa, i això és molt més ràpid que la Lluna gira al voltant del nostre Planeta. Per tant, el nostre satèl·lit atrau els oceans, però al mateix temps es mouen més ràpid que ell. A causa de la força gravitatòria de la Terra, el fons oceànic i la distribució dels continents, les masses d'aigua a la superfície terrestre es mantenen relativament al seu lloc i continuen el seu curs davant del nostre satèl·lit. I tant millor, perquè si la Lluna fos prou forta com per desallotjar els oceans, seria difícil construir les nostres ciutats en sec. Bé, però aquesta oposició de l'atracció terrestre i l'atracció lunar sobre els oceans no és sense conseqüències. A mesura que la Lluna segueix arrossegant els oceans cap a ella, crea una fricció a la superfície de la Terra que, subjectant-s'hi, fa que la velocitat de rotació del nostre Planeta disminueixi. Ho heu sentit bé! Per dir-ho més esquemàticament, tirant dels oceans, la Lluna frena la Terra, no és un disbarat?

Però no s'atura aquí. Perquè imagineu-vos que no frenem el moviment de la Terra, així, picant els dits, esperant que no passi res. Aquest fenomen suposa una disminució del que s'anomena el seu moment angular. Tanmateix, la física ens ensenya que la suma del moment angular de la rotació terrestre i la de la rotació lunar al voltant de la Terra és necessàriament constant. Resultat? Si la velocitat de rotació de la Terra disminueix, la de la Lluna al voltant del nostre Planeta ha d'augmentar necessàriament. I això és
exactament el que passa: la Lluna comença a girar més ràpidament al voltant del nostre planeta blau, i això resulta en una òrbita més gran. En resum, la Lluna s'està allunyant de la Terra, uns 3,8 centímetres per any! D'acord, però un cop hem vist tot això, la distància de la Lluna ens afecta realment als terrícoles?

Què hi ha en joc per a nosaltres?

Amb totes aquestes forces entrant en joc, és cert que podríem dir-nos que si alguna cosa aconsegueix expulsar la Lluna, bé, no durarem gaire! Però, no us preocupeu, ja fa milions d'anys que és així, així que si alguna cosa hagués de passar, segur que ja hauria passat! Però és cert que, en canvi, si mirem amb precisió el que això implica, ja podem veure que els nostres dies s'allarguen uns 1,8 mil·lisegons cada segle. Bé, està bé, no és molt, bàsicament vol dir que en 3,3 milions d'anys, un dia durarà 24 hores i un minut. D'altra banda, també vol dir que abans, la Lluna i la Terra estaven més a prop, per tant la Terra girava una mica més ràpid, i els dies eren una mica més curts! Bé, això encara s'ha de prendre amb un gra de sal perquè no és fàcil estimar la distància Terra-Lluna fa mil o dos mil milions d'anys, sobretot perquè aquesta distància no sempre es va fer d'una manera tan constant. Mitjançant l'anàlisi de roques d'uns 1.500 milions d'anys, el professor de geociència Stephen Meyers ha calculat que en aquell moment la Lluna estava, per tant, més a prop, a uns 340.000 quilòmetres de la Terra, i que els dies duraven 18,68 hores! Cal assenyalar, però, que aquests resultats s'han de comparar amb altres anàlisis realitzades per altres mitjans per poder ser validats. Però almenys et dóna una petita idea!

Una altra conseqüència de la distància de la Lluna: els eclipsis totals de Sol podrien arribar a ser molt rars o fins i tot inexistents. Antigament, com que la Lluna estava més a prop nostre, semblava més gran que el Sol al cel i, per tant, l'havia d'amagar completament. Avui, com que s'ha allunyat una mica i sembla la mateixa mida que el Sol, tenim dret a eclipsis on l'alineació perfecta de les dues estrelles ens permeti veure la magnífica corona solar. La natura està ben feta, no? Sí, però no per molt de temps, ja que al cap d'un temps, la Lluna estarà tan lluny que de la Terra ja no la podrem veure cobrint el Sol. Això ja passa amb els anomenats eclipsis anulars, que es produeixen quan la Lluna està més allunyada del nostre Planeta! Aleshores, el Sol forma un anell de llum al voltant del nostre satèl·lit. Et dóna una idea del que ens espera, però bé, sempre que sigui això, i no una gran catàstrofe que delma tota la vida a la Terra, està bé!


Eclipsi anul·lar de Sol. Crèdit: Alberto Buzzola


Ho he vist aquí.

12/04/2023

Matemàtiques: qui va inventar el zero?

Imprescindible per escriure nombres però també per comptar, el zero té data i lloc de naixement. Quin? I què compta?

 Clic per engrandir. La xifra zero dels Maies. Crèdit: TheDigitalArtis, Pixabay, DP

El zero: els orígens

El zero s'ha inventat diverses vegades. Primer pels babilonis per mostrar una absència en escriure un nombre com en 102 on el zero significa l'absència de desenes. Aquest zero s'anomena zero posicional. Independentment, va ser reinventat pels maies, un poble d'Amèrica Central.

Els indis van reinventar la posició zero cap al segle V abans de fer-ne un nombre real que es pot sumar i multiplicar, com els altres, al segle VII. Aquest invent indi fou llavors àmpliament distribuït pels àrabs.


Clic per engrandir. La tauleta d'argila babilònica anomenada 'Plimpton 322' (perquè és el número 322 de la col·lecció 'GA Plimpton'), va ser descoberta al segle XIX . Crèdit: Wikimedia commons, domini públic.

Zero: un nombre com qualsevol altre

Devem l'aparició del zero com a nombre al matemàtic indi Brahmagupta (598-668). En el Brahmasphutasiddhanta, que significa "l'obertura de l'Univers", escrit íntegrament en vers, dóna les regles que regeixen el zero, així com els nombres positius o negatius, en termes de deutes i fortunes:

- El deute menys zero és deute.
- Una fortuna menys zero és una fortuna.
- Zero menys zero és zero.
- Un deute restat de zero és una fortuna.

Continua així i tothom reconeixerà en aquestes línies una versió antiga de la regla dels signes, de la qual un extracte de La vie de Henry Brulard, la novel·la autobiogràfica de Stendhal (1783-1842) sembla un ressò humorístic: "Suposem que les quantitats negatives són deutes d'un home, com multiplicant 10.000 francs de deute per 500 francs, aquest home tindria o aconseguirà tenir una fortuna de 5.000.000, cinc milions"?

L'ús de termes matemàtics fora de context pot donar resultats divertits.

Si tens curiositat sobre saber el perquè de les coses, pots accedir a la nostra secció de preguntes i respostes fent un clic aquí.


Ho he vist aquí.

10/04/2023

El James Webb revela tota la bellesa d'Urà i els seus anells


Clic per engrandir. Aquesta imatge ampliada d'Urà, capturada per la càmera d'infrarojos propers (NIRCam) del Webb el 2 de febrer de 2023, revela unes vistes impressionants dels anells del planeta. El planeta mostra una tonalitat blava en aquesta imatge de color representativa, obtinguda combinant dades de dos filtres (F140M, F300M) a 1,4 i 3,0 micres, que es mostren aquí en blau i taronja, respectivament. La imatge s'ha girat 45°. Crèdit: NASA, ESA, ASC, STScI. Tractament d'imatges: J. DePasquale (STScI).

Onze dels tretze anells d'Urà són espectacularment visibles en imatges preses durant només 12 minuts d'exposició a l'infraroig pel telescopi James Webb el febrer de 2023. Per tant, podem esperar imatges encara més boniques en el futur, sobretot perquè ja podem veure diverses de les 27 llunes conegudes d'Urà amb el JWST (abreviatura de Telescopi Espacial James Webb).

Els anells d'Urà són tan febles en el visible que es va trigar fins al 1977 per fer el seu descobriment des de la Terra, pels astrònoms i els informàtics James L. Elliot, Edward W. Dunham i Jessica Mink. Aleshores vam haver d'esperar la visita de la sonda Voyager 2 l'any 1986 perquè es descobreixin dos anells a més dels nou anteriors. Dos anells addicionals van ser descoberts del 2003 al 2005 pel telescopi Hubble.

Per tant, estem impressionats per les noves imatges dels anells d'Urà preses a l'infraroig pel telescopi James Webb (JWST) i que són especialment clares. André Brahic ja no està per comentar-los amb nosaltres, ell, el gran especialista en anells planetaris del sistema solar. Ja l'havíem trobat a faltar quan el JWST també va revelar imatges dels anells de Neptú el 2022 , dels quals va ser un dels co-descobridors. 


Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Una presentació d'Urà i les seves múltiples singularitats. Crèdit: National Geographic

Un casquet polar a l'equador

La NASA i la ESA acaben d'ensenyar-nos aquestes imatges d'Urà. Recordem que el planeta és especial perquè, com s'explica al vídeo anterior, el seu eix de rotació és gairebé paral·lel al seu pla orbital, la qual cosa implica estacions molt més extremes que a la Terra amb un any que dura 88 anys terrestres i una mena de casquet polar que es troba a l'equador. Recordem-ho també Neptú, com Urà, és un gegant gelat i no un gegant gasós com ho són Júpiter i Saturn.

Tal com s'explica en el comunicat que acompanya les imatges preses per la càmera d'infrarojos propers del James Webb (NIRCam) amb els seus dos filtres a 1,4 i 3,0 micres, donant fotos en fals color representat aquí en blau i taronja, és el final de la primavera al pol nord que el JWST ens permet contemplar. Haurem d'esperar fins al 2028 per veure l'estiu a l'hemisferi nord. Quan la Voyager 2 va visitar Urà, era estiu al pol sud. 

Clic per engrandir. Urà té 13 anells coneguts i 11 d'ells són visibles en aquesta imatge del Webb. Alguns d'aquests anells són tan brillants amb Webb que quan s'uneixen semblen fusionar-se en un anell més gran. Nou es classifiquen com els anells principals del planeta, i dos són els anells de pols més febles, com l'anell zeta difús més proper al planeta. També veiem clarament en falsos colors núvols i un casquet polar. Crèdit: NASA, ESA, ASC, STScI. Tractament d'imatges: J. DePasquale (STScI). Infografia en català: Sci-Bit

Anells, núvols i llunes

Quan la sonda Voyager 2 es va apropar a Urà, no tenia la capacitat de veure en l'infraroig com el JWST, de manera que ara estem veient detalls inèdits de l'atmosfera del gegant gelat, com els dos núvols un dels quals és molt brillant a la part esquerra de la imatge d'Urà i l'altre que ho és menys, a la vora del casquet polar nord d'Urà. Tanmateix, ja havíem vist aquests núvols a l'infraroig proper abans, en particular gràcies a les tècniques d'òptica adaptativa de l'Observatori Keck a Hawaii, i que sabem que són típiques d'Urà. 

També veiem clarament una mena de casquet polar específic d'Urà, que sabem que apareix misteriosament quan el pol entra directament a la llum del Sol a l'estiu i desapareix a la tardor. S'espera que les observacions JWST ens ajudin a entendre el mecanisme darrere de la seva formació.


Clic per engrandir. Aquesta visió més gran del sistema d'Urà amb l'instrument NIRCam del Webb presenta el planeta Urà juntament amb sis de les seves 27 llunes conegudes (la majoria de les quals són massa petites i tènues per veure's en aquesta breu exposició). També són visibles un grapat d'objectes de fons, incloses moltes galàxies. Crèdit: NASA, ESA, ASC, STScI. Tractament d'imatges: J. DePasquale (STScI)


 Ho he vist aquí.

Catàleg Caldwell del Hubble. Objecte C69

Clic per engrandir. Caldwell C69. Crèdit: NASA, ESA, i the Hubble SM4 ERO Team.

Aquesta estructura pot semblar una papallona còsmica desplegant les seves ales celestes, però no hi ha res suau ni delicat en aquest enorme esclat. A Caldwell 69, també catalogada com a NGC 6302 i comunament coneguda com la Nebulosa de la Papallona, capes de gas estan sent expulsades d'una estrella similar al Sol que ha esgotat el combustible nuclear. Les estrelles de massa mitjana es tornen inestables quan se'ls acaba el combustible, cosa que provoca una espectacular expulsió de material a l'espai a velocitats de més d'un milió de quilòmetres per hora. Els fluxos de radiació ultraviolada energètica fan que el material rebutjat brilli, però finalment la nebulosa s'esvairà i només deixarà darrere seu un petit cadàver estel·lar anomenat nana blanca. El nostre Sol, de mitjana edat, correrà la mateixa sort quan se li acabi el combustible d'aquí a uns 5.000 milions d'anys.

Les nebuloses com Caldwell 69 es coneixen com a nebuloses planetàries, però no estan relacionades amb planetes. El terme va ser encunyat per l'astrònom William Herschel, que va descobrir la nebulosa de la Papallona el 1826. A través del seu petit telescopi, les nebuloses planetàries tenien l'aparença d'orbes brillants similars a planetes. Tot i que les estrelles que generen planes nebuloses poden haver tingut planetes en òrbita al seu voltant, els científics preveuen que l'ardent agonia que pateixen aquestes estrelles acabarà per destruir o deixar completament inhabitables els planetes que les acompanyin.


Clic per engrandir. Aquesta imatge en primer pla, que mostra els detalls d'un lòbul de Caldwell 69, va ser presa per la Wide Field and Planetary Camera 2 (Càmera Planetària i de Gran Angular 2) abans de la darrera missió de servei del Hubble. Crèdits: A. Zijlstra (UMIST) et al., ESA, NASA

La nebulosa de la Papallona es troba a uns 4.000 anys llum de distància, a la constel·lació d'Escorpió. El Hubble va obtenir aquest primer pla el 2009 utilitzant la seva Càmera de Gran Angular 3, instal·lada pels astronautes durant l'última missió de servei del transbordador. Aquestes observacions van detectar per primer cop l'estrella central de la nebulosa. Els astrònoms també van comparar les observacions del 2009 amb les preses per la Càmera Planetària de Gran Angular 2 del Hubble el 2000 per determinar els moviments dels dos lòbuls de material ejectat, que semblen haver-se creat ràpidament en un esdeveniment ocorregut fa 2.250 anys. Altres parts de la nebulosa, concretament un toroide dens i massiu de material al voltant de l'estrella central, es van produir més lentament, començant fa uns 5.000 anys i acabant fa uns 2.900 anys, abans de l'ejecció dels lòbuls. El retard entre aquests esdeveniments ofereix pistes sobre com es va modificar l'entorn estel·lar a mesura que evolucionava l'estrella central.


Clic per engrandir. Aquesta imatge de Caldwell 69 inclou observacions en llum ultraviolada, visible i infraroig preses el 2019 i 2020 per la Wide Field Camera 3 (Càmera Gran Angular 3) del Hubble. Crèdits: NASA, ESA i J. Kastner (RIT)

La Nebulosa de la Papallona està més alta i s'observa millor a l'Hemisferi Sud durant l'hivern. Des de l'Hemisferi Nord, la seva millor estació és l'estiu, però per a la majoria dels observadors apareixerà força baixa sobre l'horitzó sud. Amb una magnitud de 9,5, la nebulosa és gairebé visible amb prismàtics en cels foscos, però un telescopi proporcionarà millors vistes. A la imatge del Hubble que encapçala aquesta entrada, es van utilitzar filtres que aïllen l'emissió d'oxigen, heli, hidrogen, nitrogen i sofre de la nebulosa planetària per crear una imatge composta en color. A través del seu telescopi, podeu esperar veure una mica més semblant a una petita taca de goma d'esborrar fumada. Utilitzeu un telescopi mitjà o gran en cels foscos per distingir la forma de papallona de la nebulosa.




07/04/2023

Descobreixen ingredients per a la vida al núvol molecular de Perseu

Descobreixen ingredients per a la vida al núvol molecular de Perseu, a 1.000 anys llum de la Terra.

Les molècules prebiòtiques es van trobar al Núvol Molecular de Perseu, un jove cúmul d'estrelles i gas a l'espai profund.


Clic per engrandir. La pols i el gas del núvol estel·lar de Perseu contenen molècules precursores de la vida. Crèdit: Gabriel Pérez Díaz (IAC)

Una "sopa" de molècules en un llunyà núvol de formació estel·lar conté compostos que es consideren els blocs de construcció essencials per a la vida, segons han descobert els astrònoms.

Aquestes molècules poden contribuir a la construcció d'aminoàcids, que alhora constitueixen la base del material genètic i es creu que van ser essencials en el desenvolupament dels primers microorganismes de la Terra.

Les molècules prebiòtiques es van trobar en un cúmul estel·lar dins del Núvol Molecular de Perseu anomenat IC348. Es calcula que les estrelles del cúmul són molt joves, entre 2 i 3 milions d'anys. En comparació, el nostre Sol “de mitjana edat” té uns 4.600 milions d'anys.

"El núvol és un laboratori extraordinari de química orgànica", va dir en un comunicat Susan Iglesias-Groth, científica de l'Institut d'Astrofísica de Canàries (IAC) i coautora de la investigació. "Es tracta de molècules complexes de carboni pur que solen aparèixer com a blocs de construcció de les molècules clau de la vida".


El Núvol de Perseu, de 500 anys llum d'amplada, en què es van descobrir aquestes molècules, és una de les regions actives de formació estel·lar més properes al sistema solar, a 1.000 anys llum de distància.

Moltes de les estrelles incipients que es troben en cúmuls estel·lars dins del núvol estan envoltades de discos de gas i pols. És a l'interior d'aquests "discos protoplanetaris" on densos cúmuls de matèria es col·lapsen sota l'atracció de la gravetat per formar planetes, llunes, asteroides i estels, els components habituals dels sistemes planetaris que sorgeixen en un procés similar al que en el seu dia va donar origen al nostre sistema solar.

La detecció de molècules prebiòtiques en un lloc com aquest i tan a prop del cúmul estel·lar IC348 podria indicar que, a mesura que es formen els planetes joves, acumulen material que conté molècules que acaben contribuint a la formació de molècules orgàniques complexes.

"Aquestes molècules clau podrien haver estat subministrades als planetes naixents als discos protoplanetaris i podrien d'aquesta manera ajudar a produir allà una ruta cap a les molècules de la vida", va dir al comunicat Martina Marin-Dobrincic, científica de la Universitat Politècnica de Cartagena i coautora de la investigació.

Iglesias-Groth, que també va trobar molècules gegants de carboni anomenades ful·lerens al mateix núvol el 2019, i l'equip van descobrir la presència d'hidrogen molecular (H2), hidroxil (OH), aigua (H2O), diòxid de carboni (CO2) i amoníac (NH3), així com diverses molècules basades en carboni. Aquestes darreres molècules podrien tenir un paper en la formació d'hidrocarburs més complexos i molècules prebiòtiques com el cianur d'hidrogen (HCN), l'età (C2H6), l'hexatrina (C6H2) i el benzè (C6H6).


Clic per engrandir. IC 348 és una nebulosa de reflexió i un cúmul obert, i la nebulosa en si també conserva el número de catàleg Van den Bergh 19. La llum blavosa procedeix de la llum estel·lar que es reflecteix cap a la nostra línia de visió. Crèdit: Don Goldman

L'equip també va trobar molècules més complexes com hidrocarburs aromàtics policíclics (HAP) i més ful·lerens en forma de carboni-60 (C60) i carboni-70 (C70).

"IC 348 sembla ser molt ric i divers en el contingut molecular", va dir Iglesias-Gorth. "La novetat és que veiem les molècules al gas difús a partir del qual s'estan formant les estrelles i els discos protoplanetaris".

Iglesias-Groth i Marin-Dobrincic van realitzar el seu descobriment utilitzant dades recollides pel telescopi espacial Spitzer de la NASA, ja retirat, i pretenen fer un seguiment de les observacions amb el més potent telescopi espacial James Webb (JWST).

"La capacitat espectroscòpica del JWST podria proporcionar detalls sobre la distribució espacial de totes aquestes molècules, i estendre la cerca actual a altres de més complexes, aportant una major sensibilitat i resolució, essencials per confirmar la molt probable presència d'aminoàcids al gas d'aquesta i d'altres regions de formació estel·lar", conclou Iglesias-Groth.

El descobriment d'aquests compostos es detalla en un article publicat a la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).



Ho he vist aquí.