Com s'anomenen les taques solars?

Clic a l'imatge per engrandir. Aquest enorme punt visible al nostre Sol el juliol de 2023 ha rebut el nom d'AR 3363. Crèdit: Observatori Reial de Bèlgica

Les taques solars apareixen regularment al nostre Sol. Per trobar el camí, els astrònoms han de posar-los un nom. Però com ho fan?

Enormes taques solars observades pel satèl·lit SDO. Si bé les taques solars gairebé han desertat de la superfície del Sol des de principis del 2017, a principis de juliol va aparèixer un arxipèlag, que ràpidament es va fer imponent. El satèl·lit SDO de la NASA va poder observar aquestes regions actives, que semblen gira-sols, floreixen mentre transitaven per la cara de la nostra estrella orientada a la Terra.

Des de fa uns 2.000 anys, els humans han descobert que apareixen regularment a la superfície del nostre Sol uns punts negres. Els científics els anomenen taques solars. Són més foscos que la resta del disc solar perquè corresponen a zones més fredes en què el camp magnètic és especialment intens.

El nombre d'aquestes taques solars varia segons un cicle d'11 anys. Com amb la resta de fenòmens que els astrònoms observen al cel, han desenvolupat un sistema de numeració per ajudar-los a trobar el seu camí.

El primer que cal saber sobre com s'anomenen les taques solars és que les taques solars més petites, en principi, no estan numerades. Aquest privilegi està reservat a grups de taques, “regions actives”, com els anomenen els astrònoms. I fins i tot només als que han cridat l'atenció de diversos observatoris professionals.

Clic a l'imatge per engrandir. Les taques solars són zones fosques que apareixen com a resultat d'intensos camps magnètics que empenyen cap la superfície des de l'interior del Sol. Aquesta imatge superposa taques solars durant un període de sis mesos -de gener a juny de 2023- un fotograma al dia! Aquesta imatge va ser considerada per Planetary (PPOD) el 12 de juliol de 2023, com la seva imatge del dia. Crèdit: NASA, SDO. Processament: Senol Sanli.

Per a les taques solars, números d'ordre

És bo especificar llavors que és l'American National Ocean and Atmospheric Administration (NOAA) la que s'encarrega d'assignar un número a cada grup de taques. Com? Simplement segons l'ordre d'aparició de les taques en qüestió i segons el codi següent: primer apareix el prefix AR, de Regió Activa, després un número de quatre dígits que caracteritza l'ordre d'aparició d'aquesta regió activa.

Però la numeració va començar el gener de 1972. I des d' aleshores, moltes taques han aparegut i han desaparegut de la superfície del nostre Sol. L'any 2002 es va superar la fita dels 10.000. NOAA podria haver canviat a un codi de cinc dígits. Tanmateix, per no fer més llarga la nomenclatura, prefereix conservar només els quatre últims dígits. Així, una taca solar observada des de Mart el juliol de 2023 pel rover Perseverance de la NASA va rebre el sobrenom d'AR 3363 quan el seu nom complet hauria d'haver estat AR 13363.

Tingueu en compte que, a mesura que gira el nostre Sol, passa que un grup de taques desapareixen de la nostra vista un dia i reapareixen més tard. En aquest cas, s'assigna un número nou a la regió activa.

Ho he vist aquí.

Un misteriós objecte còsmic està emetent ones de ràdio cada 20 minuts.

Clic a l'imatge per engrandir. Els astrònoms han observat un objecte estrany que, com un magnetar, emet flaixos d'ones de ràdio a intervals regulars. Però a intervals massa regulars i espaiats i durant massa temps perquè realment sigui un magnetar. Crèdit: ICRAR.

 

Què és aquest objecte estrany al nostre cel? Investigadors del Centre Internacional de Recerca en Radioastronomia (ICRAR, Austràlia) han descobert un objecte estrany a uns 4.000 anys llum de la nostra Terra. Que emet, durant un minut sencer, potents ones de ràdio cada vint minuts. Podria ser el primer magnetar de període ultra llarg mai observat. Però per què no també, d'una nana blanca d'un tipus inusual. O fins i tot alguna cosa completament nova. Crèdit: ICRAR

Des de feia uns mesos, els astrònoms havien estat cercant un objecte desconcertant a la nostra Via Làctia. Emetia flaixos d'ones de ràdio a intervals tan precisos com estaven d'espaiats. Amb l'esperança d'entendre-ho, van buscar senyals similars, i els van trobar. Però el descobriment en última instància planteja més preguntes que no pas respostes.

Fa uns mesos, astrònoms van compartir la seva sorpresa després de descobrir a la nostra Via Làctia, una font de ràdio com cap altre. Un objecte que s'encén i després s'apaga cada 20 minuts. Cada 18 minuts, per ser realment precisos. Malauradament, quan el van detectar en dades antigues, ja havia deixat d'emetre. Per tant, és impossible que els investigadors puguin provar la seva teoria al respecte. Pensaven que estaven tractant amb un magnetar. Un púlsar del que els camps magnètics són tan potents i complexos que poden generar aquest tipus de llampecs. Encara que fins ara, tots els magnetars coneguts emeten més aviat a intervals que van des d'uns segons fins a uns pocs minuts.

Però, per als investigadors del Centre Internacional d'Investigació en Radioastronomia (ICRAR), no era qüestió de renunciar. No és perquè fins ara ningú hagués observat un objecte així que no poguessin existir d'altres. Per posar totes les oportunitats del seu costat per eliminar-los, els investigadors van escombrar la nostra Via Làctea cada tres nits durant diversos mesos utilitzant el radiotelescopi Murchison Widefield Array (Austràlia). No havien de tenir molta paciència. Van detectar ràpidament una font de ràdio en una altra zona de la nostra galàxia. A la modesta constel·lació de l'Escut dels Sobieski. A uns 15.000 anys llum de la nostra Terra. Una font anomenada GPM J1839-10 que emet... cada 22 minuts!

Així, abans que el senyal també s'aturi, els investigadors han mobilitzat altres instruments en diferents longituds d'ona. Informen de senyals de cinc minuts cadascun, cinc vegades més llargs que els de l'objecte observat uns mesos abans, separats a 17 minuts. Emès per un objecte semblant a un púlsar, però que gira 1.000 vegades més lent. Estrany...

Clic a l'imatge per engrandir. Recreació artística del radiotelescopi Murchison Widefield Array (Austràlia) observant el magnetar de període molt llarg situat a 15.000 anys llum de la Terra. Crèdit: ICRAR.

La pista del magnetar desapareix

Però aquesta vegada, la veritable sorpresa s'amagava en les dades més antigues dels avistaments d'aquesta regió del cel. Perquè, en particular, als arxius del Very Large Array (VLA - Conjunt Molt Gran) als Estats Units, els astrònoms van rastrejar aquest estrany objecte fins al 1988. Així, els investigadors van poder calcular que, durant més de tres dècades, la font va emetre polsos de ràdio cada 1.318,1957 segons. Més o menys una dècima de mil·lisegon! Amb una precisió increïble...

Als astrònoms els costa explicar el fenomen. Perquè, segons les seves teories, perquè un magnetar emeti aquestes ones de ràdio, ha de girar a una velocitat determinada que GPM J1839−10 no assoleix. Si es tractés d'un magnetar, també hauria d'alentir-se amb el temps fins que deixi d'emetre en pocs mesos. Uns quants anys, potser. I és clar que aquí tampoc és així. El misteri, doncs, roman intacte de moment.

Clic a l'imatge per engrandir. Astrònoms de l'ICRAR utilitzant el @mwatelescopio i tres telescopis @CSIRO_ATNF han descobert un nou tipus d'objecte estel·lar que trastoca la nostra comprensió de les estrelles de neutrons. Heus aquí per què estem entusiasmats (clic aquí) Crèdit: @CSIRO. Pete Wheeler, X. 

"Sigui quin sigui el mecanisme que hi hagi darrere del GPM J1839−10, és extraordinari", comenta Natasha Hurley-Walker, astrònom, en un comunicat de premsa d'ICRAR. Tanmateix, a aquells que tindrien la temptació d'invocar la pista extraterrestre, els investigadors responen que els senyals gravats no oculten cap informació. Sembla que no és més que "un soroll tal com el fa la natura". Així, els astrònoms d'ICRAR més aviat demanen als seus col·legues que s'imaginin noves observacions que potser puguin aixecar el vel d'aquest misteri.

"No es coneix res al cel que faci això!" Un objecte excepcional descobert a la Via Làctia.

Definitivament, l'Univers mai deixarà de sorprendre'ns. Amb regularitat, ens revela nous objectes. Inesperat. Sorprenent. Confús. I avui un cop més, un objecte misteriós que il·lumina el cel amb les seves ones de ràdio com cap altre.

Ho he vist aquí.

Teixit amb la pols d'estrelles de les nebuloses: Un collaret còsmic

Situada a 15.000 anys llum de distància, la nebulosa del Collar coneguda com a PN G054.203.4 va ser creada per un parell d'estrelles similars al Sol que s'orbiten estretament. Fa uns 10.000 anys, una estrella envellida es va expandir fins al punt de submergir-se en la seva estrella companya. El parell d'estrelles orbitant juntes estretament va produir la nebulosa creant brillants nusos de gas que s'assemblen a diamants en un collaret.

Amb una amplada d'una mica més de 2 anys llum, aquesta parella pot orbitar una al voltant de l'altra en poc més d'un dia. Encara que només estan separades per uns quants milions de quilòmetres, es troben a la constel·lació de la Sageta.

Clic a l'imatge per engrandir. Al centre de la imatge, un nucli verd envoltat per un anell de cúmuls de gas brillants. Un núvol de gas envolta l'anell. El fons és fosc i és ple d'estrelles petites, mitjanes i grans. A la part superior esquerra i inferior dreta de la imatge hi ha petits núvols vermells de gas. Crèdit: ESA/Hubble i NASA, K. Noll.

Ho he vist aquí.

El Webb detecta el forat negre supermassiu actiu més llunyà fins ara.

Els investigadors han descobert amb el telescopi espacial James Webb el forat negre supermassiu actiu més llunyà fins ara. La galàxia, CEERS 1019, va existir poc més de 570 milions d'anys després del Big Bang, i el seu forat negre és menys massiu que qualsevol altre identificat fins ara a l'univers primitiu. No només això, sinó que ha "sacsejat" fàcilment dos forats negres més que també són al costat, i van existir 1.000 i 1.100 milions d'anys després del Big Bang. Webb també va identificar onze galàxies que existien quan l'univers tenia entre 470 i 675 milions d'anys. Les proves van ser aportades pel programa CEERS, sigles de Cosmic Evolution Early Release Science Survey (Sondeig de l'Evolució Còsmica de Ciència d'Alliberament Primerenc) del Webb, dirigit per Steven Finkelstein, de la Universitat de Texas a Austin. El programa combina imatges molt detallades del Webb a l'infraroig proper i mitjà i dades conegudes com a espectres, tots els quals es van utilitzar per fer aquests descobriments.

Clic a l'imatge per engrandir. Observa detingudament aquest vast paisatge. Ha estat cosit a partir de múltiples imatges captades pel telescopi espacial James Webb en llum infraroig proper, i pràcticament batega d'activitat. A la dreta del centre hi ha un grup de galàxies espirals blanques i brillants que semblen enroscar-se les unes en les altres. Al llarg de l'escena hi ha espirals de color rosa clar que semblen molinets girant al vent. Les estrelles brillants del primer pla, de color blau, s'anuncien amb les prominents puntes de difracció de vuit puntes de Webb. No es perdi una imatge poc convencional: a la fila inferior, busqueu el segon quadrat per la dreta. A la vora dreta, una galàxia blava deforme està decorada amb cúmuls estel·lars brillants de color blau i rosa. Crèdit: NASA, ESA, CSA, Steve Finkelstein (UT Austin), Micaela Bagley (UT Austin), Rebecca Larson (UT Austin).

CEERS 1019 no només destaca pel temps que fa que va existir, sinó també pel relativament poc que pesa el seu forat negre. Aquest forat negre pesa uns 9 milions de masses solars, molt menys que altres forats negres que també van existir a l'univers primitiu i van ser detectats per altres telescopis. Aquests colossos solen contenir més de mil milions de vegades la massa del Sol, i són més fàcils de detectar perquè són molt més brillants. (Estan "menjant" activament matèria, que s'il·lumina a mesura que s'arremolina cap al forat negre). El forat negre del CEERS 1019 és més semblant al forat negre del centre de la nostra Via Làctia, que té 4,6 milions de vegades la massa del Sol. Aquest forat negre tampoc és tan brillant com els gegants detectats anteriorment. Tot i que és més petit, aquest forat negre va existir molt abans, per la qual cosa encara resulta difícil explicar com es va formar tan poc temps després de l'inici de l'univers. Els investigadors sabien des de fa temps que els forats negres més petits devien haver existit abans a l'univers, però no va ser fins que Webb va començar a observar-los quan van poder fer deteccions definitives. (És possible que CEERS 1019 només ostenti aquest rècord durant unes poques setmanes - les afirmacions sobre altres forats negres més distants identificats per Webb estan sent actualment revisades acuradament per la comunitat astronòmica).

Les dades del Webb desborden pràcticament informació precisa que fa que aquestes confirmacions siguin tan fàcils d'extreure de les dades. "Observar aquest objecte llunyà amb aquest telescopi s'assembla molt a observar les dades de forats negres que hi ha en galàxies properes a la nostra", afirma Rebecca Larson, de la Universitat de Texas a Austin, que va dirigir aquest descobriment. "¡Hi ha tantes línies espectrals per analitzar!". L'equip no només va poder desentranyar quines emissions de l'espectre procedeixen del forat negre i quines de la seva galàxia amfitriona, sinó que també va poder precisar quant de gas està ingerint el forat negre i determinar el ritme de formació estel·lar de la seva galàxia.

L'equip va descobrir que aquesta galàxia està ingerint tot el gas que pot alhora que produeix noves estrelles. Per esbrinar per què, van recórrer a les imatges. Visualment, CEERS 1019 apareix com a tres grups brillants, no com un únic disc circular. "No estem acostumats a veure tanta estructura en imatges a aquestes distàncies", explica Jeyhan Kartaltepe, de l'Institut de Tecnologia de Rochester (Nova York) i membre de l'equip CEERS. "Una fusió de galàxies podria ser en part responsable d'alimentar l'activitat al forat negre d'aquesta galàxia, i això també podria conduir a un augment de la formació estel·lar".

Clic a l'imatge per engrandir. Aquest gràfic mostra deteccions dels forats negres supermassius actius més distants coneguts actualment a l'univers. Han estat identificats per diversos telescopis, tant espacials com a terrestres. Tres han estat detectats recentment pel Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS) del telescopi espacial James Webb. Aquest gràfic mostra deteccions dels forats negres supermassius actius més distants coneguts actualment a l'univers. Han estat identificats per diversos telescopis, tant espacials com a terrestres. Tres han estat detectats recentment pel Cosmic Evolution Early Release Science Survey (CEERS) del telescopi espacial James Webb. Crèdit: NASA, ESA, CSA, Leah Hustak (STScI). Infografia en català: Sci-Bit.

Es descobreixen més forats negres i galàxies extremadament distants

La investigació CEERS és molt àmplia i encara queda molt per explorar. Dale Kocevski, del Colby College de Waterville (Maine), i el seu equip van descobrir ràpidament un altre parell de petits forats negres a les dades. El primer, dins de la galàxia CEERS 2782, va ser el més fàcil de distingir. No hi ha pols que obstrueixi la visió del Webb, i per això els investigadors van poder determinar immediatament quan va existir el seu forat negre en la història de l'univers: només 1.100 milions d'anys després del Big Bang. El segon forat negre, a la galàxia CEERS 746, va existir una mica abans, 1.000 milions d'anys després del Big Bang. El seu brillant disc d'acreció, un anell format per gas i pols que envolta el forat negre supermassiu, encara està parcialment cobert de pols. "El forat negre central és visible, però la presència de pols suggereix que es podria trobar a l'interior d'una galàxia que també està expulsant estrelles a gran velocitat", va explicar Kocevski.

Igual que el del CEERS 1019, aquests dos forats negres també són "pesos lleugers", almenys en comparació dels forats negres supermassius coneguts fins ara a aquestes distàncies. Només tenen uns 10 milions de vegades la massa del Sol. "Els investigadors saben des de fa temps que hi deu haver forats negres de menor massa a l'univers primitiu. Webb és el primer observatori que els pot captar amb tanta claredat", afegeix Kocevski. "Ara pensem que els forats negres de menor massa podrien estar per tot arreu, esperant ser descoberts". Abans de Webb, els tres forats negres eren massa febles per ser detectats. "Amb altres telescopis, aquests objectius semblen galàxies ordinàries de formació estel·lar, no forats negres supermassius actius", va afegir Finkelstein.

Els sensibles espectrògrafs del Webb també van permetre a aquests investigadors mesurar amb precisió les distàncies a les galàxies de l'univers primitiu i, per tant, la seva edat. Els membres de l'equip Pablo Arrabal Haro, del NOIRLab de la NSF, i Seiji Fujimoto, de la Universitat de Texas a Austin, van identificar 11 galàxies que existien entre 470 i 675 milions d'anys després del Big Bang. No només són extremadament distants, sinó que el fet que es detectessin tantes galàxies brillants és notable. Els investigadors van teoritzar que Webb detectaria menys galàxies de les que s'estan trobant a aquestes distàncies. "Estic aclaparat per la quantitat d'espectres altament detallats de galàxies remotes que ha tornat Webb", va dir Arrabal Haro. "Aquestes dades són absolutament increïbles".

Aquestes galàxies estan formant estrelles ràpidament, però encara no estan tan enriquides químicament com les galàxies molt més properes. "Webb va ser el primer a detectar algunes d'aquestes galàxies", va explicar Fujimoto. "Aquest conjunt, juntament amb d'altres galàxies llunyanes que puguem identificar en el futur, podria canviar la nostra comprensió de la formació estel·lar i l'evolució de les galàxies al llarg de la història còsmica", va afegir.

Aquests són els primers resultats revolucionaris de l'estudi CEERS. "Fins ara, la investigació sobre els objectes de l'univers primitiu era molt teòrica", afirma Finkelstein. "Amb Webb, no només podem veure forats negres i galàxies a distàncies extremes, sinó que ara els podem començar a mesurar amb precisió. Aquest és el gran poder d'aquest telescopi". En el futur, és possible que les dades de Webb també s'utilitzin per explicar com es van formar els primers forats negres, revisant els models dels investigadors sobre com van créixer i evolucionar els forats negres en els primers centenars de milions d'anys de la història del univers.

The Astrophysical Journal Letters ha acceptat diversos articles inicials sobre les dades del CEERS Survey: “A CEERS Discovery of an Accreting Supermassive Black Hole 570 Myr after the Big Bang: Identifying a Progenitor of Massive z > 6 Quasars”, liderat per Larson, “Hidden Little Monsters: Spectroscopic Identification of Low-Mass, Broad-Line AGN at z > 5 with CEERS”, liderat per Kocevski, "Spectroscopic confirmation of CEERS NIRCam-selected galaxies at z ≳ 8-10", dirigit per Arraball Haro, i “CEERS Spectroscopic Confirmation of NIRCam-Selected z ≳ 8 Galaxy Candidates with JWST/NIRSpec: Initial Characterization of their Properties”, liderat per Fujimoto.

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.

Aplaudiments pels mòduls Orion de la NASA per a futures missions Artemis

Clic a l'imatge per engrandir. Foto dels mòduls Orion de les missions Artemis a la Lluna de la NASA, a les instal·lacions del Centre Espacial Kennedy. Crèdit: NASA/Marie Reed.

Les naus espacials Orion per a les missions tripulades Artemis II (dreta), Artemis III (esquerra) i Artemis IV (centre) de la NASA estan situades una al costat de l'altra dins de la nau alta de l'Edifici d'Operacions i Revisió Neil Armstrong al Centre Espacial Kennedy de la NASA a Florida el 22 de juny de 2023. Cada càpsula es troba en una fase diferent de producció, mentre tècnics i enginyers preparen les naus espacials per transportar astronautes a la Lluna i a orbitar-la als seus propers vols.

Els tècnics van instal·lar recentment l'escut tèrmic al mòdul de tripulació Artemis II, i els equips es preparen per fer proves acústiques a finals d'aquest estiu. Un cop completat, el mòdul de tripulació s'unirà al mòdul de servei per preparar el vol de quatre astronautes al voltant de la Lluna.

El mòdul de la tripulació Artemis III, que transportarà els propers astronautes que trepitgin la superfície lunar des de la Terra fins al seu sistema d'aterratge humà i els tornarà a casa, es va treure de la sala blanca de l'hangar alt per completar una sèrie de proves de pressió i estanquitat. El mòdul de tripulació Artemis IV va arribar al port espacial al febrer i es troba a les primeres fases del procés d'assemblatge.

Aquesta imatge va ser considerada per la NASA el 13 de juliol del 2023, com la seva imatge del dia.

Ho he vist aquí.

Catàleg Caldwell del Hubble. Objecte C72

Clic a l'imatge per engrandir. Caldwell 72. Crèdit: NASA, ESA, R. de Jong (Leibniz-Institut fur Astrophysik Potsdam [AIP]), i G. Illingworth (University of California – Santa Cruz); Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Caldwell 72, també coneguda com a NGC 55, és una galàxia situada a 6,5 milions d'anys llum de la Terra, a la constel·lació de l'Escultor. Va ser descoberta per l'astrònom escocès James Dunlop el 1826, quan residia a Austràlia. Caldwell 72 s'observa millor a l'hemisferi sud durant la primavera, encara que també es pot veure des de les zones meridionals de l'hemisferi nord a la tardor. La galàxia té una magnitud aparent de 7,8 i es pot observar amb uns prismàtics en cels foscos.

Caldwell 72 està classificada com una galàxia de tipus Magalhães. Aquesta classificació deu el seu nom al Gran Núvol de  Magalhães, satèl·lit de la nostra Via Làctia. Les galàxies d'aquest tipus tenen un únic braç espiral i són una classe intermèdia entre les galàxies irregulars i les galàxies espirals nanes. Morfològicament, Caldwell 72 s'assembla molt al Gran Núvol de  Magalhães, però és més petita i està orientada de costat.

Aquesta imatge, que mostra una part central de Caldwell 72, és un compost d'observacions visibles i infraroges realitzades per l'Advanced Camera for Surveys (Càmera Avançada de sondejos) del Hubble. Les observacions es van realitzar per ajudar els astrònoms a comprendre com la distribució de les estructures relativament petites de la galàxia, com els núvols de pols, afecten la manera com la llum de la galàxia s'atenua en travessar aquesta matèria intermèdia. Atès que la llum de la galàxia està parcialment enfosquida per la pols al llarg de la nostra línia de visió, és important que en comprenguem la distribució a petita escala.

Clic a l'imatge per engrandir. A sota a l'esquerra, una imatge terrestre de Caldwell 72 (NGC 55) de l'Observatori Europeu Austral (ESO) inclou un requadre que mostra la regió propera al nucli de la galàxia captada a la imatge de la Càmera Avançada de Sondejos (ACS) del Hubble. Crèdit: Imatge terrestre: European Southern Observatory (ESO); Hubble ACS imatge: NASA, ESA, R. de Jong (Leibniz-Institut fur Astrophysik Potsdam [AIP]), i G. Illingworth (University of California – Santa Cruz); Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

Clic a l'imatge per engrandir. A dalt a la dreta, una imatge terrestre de Caldwell 72 (NGC 55) de l'Observatori Europeu Austral (ESO) inclou un contorn d'una part interessant de la galàxia captada per la Càmera Planetària de Gran Angular 2 (WFPC2) del Hubble, mostrada a sota a l'esquerra. Crèdits; Imatge Terrestre: European Southern Observatory (ESO); Hubble imatge WFPC2: NASA, ESA, i J. Dalcanton (University of Washington); Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Clic a l'imatge per engrandir. El mosaic de la part inferior capta innombrables estrelles en una porció exterior del disc de Caldwell 72 (NGC 55). Va ser creat a partir de múltiples observacions preses en llum visible i infraroja per la Càmera Planetària de Gran Angular 2 (WFPC2) del Hubble. La imatge terrestre de la galàxia de l'Observatori Europeu Austral (ESO), a dalt a la dreta, mostra la part de la galàxia captada al mosaic del Hubble.

C72 al web de la NASA
Índex del Catàleg Caldwell del blog

 

Dossier. La matèria fosca; i 10. Conclusions

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.

En el moment de la conclusió, és difícil donar una visió acabada i coherent d'aquest tema, sempre en plena efervescència, i que finalment conté més preguntes que respostes.

Clic a l'imatge per engrandir. Descobrint els secrets de la matèria fosca: una investigació encara molt actual. Crèdit: EYETRONIC, Adobe Stock

 

Segons el seu caràcter o fins i tot el seu estat d'ànim, podem extreure dos tipus de conclusions:

Versió optimista

Molts índexs convergeixen per indicar que l'Univers conté una gran quantitat de matèria en forma no lluminosa. En podem fer una imatge força coherent de matèria fosca. Es fan molts experiments per resoldre el misteri. Podem esperar haver destacat un nou component del nostre Univers, que potser podrem detectar per altres mitjans en un futur proper.

 

Versió pessimista

Moltes observacions astrofísiques no es poden explicar. Tot això posa a prova les teories actuals, que en tot cas són incompletes. Hi ha coses per desaprendre! Potser hem anat pel camí equivocat durant tot el temps, potser aquest problema està esperant un aspecte completament nou i revolucionari. Aquesta visió, en definitiva, no és tan pessimista com aquesta, si hi pensem...

Clic a l'imatge per engrandir. One: Number 31, Jackson Pollock. Crèdit: MOMA.

"No tinc res més a dir. La nostra sort és ignorar don ve el llunyà I quin atzur alimenta els forns. Tenim vocació d'ignorar tantes coses Denis Clavel". La teoria de Delfos (2002)

 

Agraïments

Aquest dossier és fruit de diversos cicles de conferències de divulgació impartides sobre el tema, i vull agrair a tots aquells que, a través de les seves nombroses preguntes, de vegades la seva mera presència, m'han permès anar ajustant el seu to a poc a poc, però també el contingut científic. D'altra banda, també m'agradaria agrair a J.C. Le Guillou, per haver sembrat la llavor del dubte sobre aquest tema. Si els seus molts intents d'aconseguir que mantingui una ment oberta resulten infructuosos, n'assumeixo tota la responsabilitat. Finalment, gràcies a Loic Villain i Laurence Perotto pels seus comentaris rellevants sobre aquest fitxer. Les faltes restants són, per descomptat, culpa meva, no seva...

Veure:

Capítol anterior: 9 Detecció de matèria fosca

Ho he vist aquí.

Per descomptat, Saturn va portar el seu anell de llum...

El 25 de juny, el telescopi espacial James Webb va observar Saturn per primera vegada a l'infraroig proper. El planeta apareix extremadament fosc en aquesta longitud d'ona, ja que el gas metà de la seva atmosfera absorbeix la llum solar, però els anells romanen brillants.

Clic a l'imatge per engrandir. Recorregut en dues parts d'una imatge del Webb de Saturn (aquí us les hem ajuntat), els anells i les llunes. El fons és majoritàriament fosc. Saturn es veu com un cercle marró ataronjat fosc, envoltat per diversos anells brillants, gruixuts i horitzontals de color blanquinós. A la part esquerra de la primera imatge hi ha tres petits punts. Es tracta de tres llunes de Saturn. De dalt a baix, són Dione, Encèlad i Tetis, respectivament. Hi ha un tint lleugerament més fosc als pols nord i sud del planeta. Els anells que envolten Saturn són majoritàriament amples, amb alguns espais estrets singulars entre els anells més amples. Hi ha un anell interior més gruixut i, juntament amb ell, un altre més ample i brillant. Més cap a l'exterior hi ha un petit espai fosc abans d'un altre anell més gruixut. A l'anell més gruixut hi ha una banda estreta i feble. Després hi ha un anell més extern, més feble i més prim.  Crèdit: NASA, ESA, CSA, STScI, Matt Tiscareno (SETI Institute), Matt Hedman (University of Idaho), Maryame El Moutamid (Cornell University), Mark Showalter (SETI Institute), Leigh Fletcher (University of Leicester), Heidi Hammel (AURA). Processament d'imatge: J. DePasquale (STScI)

Aquesta imatge es va prendre com a part d'un programa científic del Webb dissenyat per provar la capacitat del telescopi per detectar llunes febles al voltant del planeta i estudiar els seus anells brillants. Fer una ullada més de prop per trobar detalls del sistema d'anells del planeta, així com de les llunes Dione, Encèlad i Tetis. Els anells de Saturn estan formats per un conjunt de fragments rocosos i gelats: les partícules varien en mida des de les més petites que un gra de sorra fins a algunes tan grans com les muntanyes de la Terra.

Ho he vist aquí.

Els colors de les aurores: què els provoca i per què varien?

Les aurores poden ser verdes, roses, vermell fosc, blaves, porpres i fins i tot grogues.
 

Clic a l'imatge per engrandir. Els colors de les aurores depenen de la composició atmosfèrica i de l'altitud. Crèdit: RANA UMAIR / 500px via Getty Images.

L'aurora, també coneguda com a aurora boreal o aurora austral, Depenen de si és fan al pol nord o al pol sud; és un impressionant fenomen natural que ha captivat l'ésser humà durant mil·lennis.

Aquest extraordinari espectacle es produeix a prop dels pols de la Terra i es manifesta com un enlluernador desplegament de llum dansaire, causat per la interacció entre les partícules solars i l'atmosfera del nostre planeta. Les aurores presenten una gran varietat de colors -des del verd al rosa, passant pel blau i el morat- que poden deixar els observadors del cel hipnotitzats i desconcertats.

Però hi ha un mètode per a aquesta bogeria auroral. En aquesta guia completa, aprofundim en la ciència que s'amaga darrere dels colors de l'aurora i explorem què produeix aquests famosos espectacles celestes.

Conjunt d'imatges d'aurores a Islàndia. Crèdit: Miguel Claro, Space.com i YouTube.

Abans de parlar dels diferents colors de les aurores, recordem ràpidament com es formen.

Les aurores són causades per partícules energitzades procedents del Sol que xoquen contra l'atmosfera superior de la Terra a velocitats de fins a 72 milions de km/h. El camp magnètic de la Terra redirigeix les partícules cap als pols nord i sud.

Les partícules carregades elèctricament entren llavors a l'atmosfera terrestre, excitant els àtoms i molècules de gas i generant aurores. El procés és similar al funcionament dels llums de neó: Quan les molècules i els àtoms s'exciten amb electrons, han de tornar a la seva energia original (estat bàsic) i ho fan alliberant l'energia en forma de fotons (llum). El color de la llum de neó depèn de la barreja de gasos dins del tub, igual que el color de les aurores depèn de la barreja de gasos a l'atmosfera.

L'atmosfera terrestre està formada aproximadament per un 78% de nitrogen, un 21% d'oxigen, un 0,93% d'argó i un 0,04% de diòxid de carboni. El nostre aire també conté traces de neó, heli, metà, criptó, ozó i hidrogen, així com vapor d'aigua.

Més endavant s'explorarà com la composició atmosfèrica i l'altitud a què les partícules solars xoquen amb aquests gasos tenen un paper crucial en la determinació dels colors de les aurores.

Aurores verdes

Clic a l'imatge per engrandir. Aurora verda sobre la llacuna glacial Jokulsarlon, glacera Breidamerkurjokull, cap de la glacera Vatnajokull, Islàndia. Crèdit: Arctic-Images via Getty Images.

El color més comú de les aurores és el verd. Les aurores verdes solen produir-se quan les partícules carregades xoquen amb altes concentracions de molècules d'oxigen a l'atmosfera terrestre a altituds d'entre 100 i 300 quilòmetres, segons l'Agència Espacial Canadenca.

A més, les aurores verdes les veiem millor que qualsevol altre color, ja que l'ull humà és més sensible a l'espectre del color verd.

Aurores vermelles

Clic a l'imatge per engrandir. Poc freqüents aurores vermelles captades pel fotògraf canadenc Mike MacLellan al Quebec el 16 de febrer de 2023. Crèdit: Mike MacLellan.

Les aurores vermelles són comparativament menys freqüents i solen estar associades a una intensa activitat solar. Es produeixen quan les partícules solars reaccionen amb l'oxigen a més altitud, generalment al voltant de les 180 a 250 milles (300 a 400 km), segons la CSA-ASC. A aquesta altura, l'oxigen està menys concentrat i s'excita a una freqüència o longitud d'ona més alta fent visibles els vermells. Les aurores vermelles solen veure's a les vores més altes de la pantalla.

Aurora blava i violeta

Clic a l'imatge per engrandir. Aurora blava porpra fotografiada a Noruega. Crèdit: marouan touil via Getty Images.

Les aurores blaves i porpres són encara menys comunes i també solen aparèixer durant períodes de gran activitat solar. Aquests colors es produeixen quan les partícules solars xoquen amb el nitrogen de l'atmosfera terrestre a una altitud de 100 quilòmetres o menys, segons l'empresa de viatges d'aurores The Aurora Zone. Les aurores blaves i porpres tendeixen a ser visibles cap a les parts més baixes de la pantalla.

Aurora groga i rosa

Clic a l'imatge per engrandir. Aurora austral sobre Betsey Island, Tasmània. Crèdit: Chasing Light - Fotografia de James Stone james-stone.com via Getty Images.

Les aurores grogues i roses són poc freqüents i solen associar-se a una gran activitat solar. Aquests colors són una barreja d'aurores vermelles amb aurores verdes o blaves.

El paper de l'activitat solar

L'activitat solar, incloses les erupcions solars i les ejeccions de massa coronal, exerceixen un paper important en la determinació de la intensitat, el color i la freqüència de les aurores. Durant els períodes de major activitat solar, l'atmosfera terrestre es veu bombardejada per un nombre més gran de partícules solars, la qual cosa augmenta la probabilitat que les aurores tinguin colors més vius i variats.

L'activitat del sol fluctua en un cicle solar d'11 anys, amb períodes de màxima activitat coneguts com a màxims solars. L'activitat solar està augmentant durant l'actual cicle solar 25, que els científics prediuen que assolirà el màxim el 2025.

Preguntes freqüents sobre el color de les Aurores respostes per un expert

Hem plantejat a la Dra. Elizabeth MacDonald algunes preguntes freqüents sobre els colors de l'aurora. La Dra. Elizabeth MacDonald és física espacial al Centre Goddard de Vols Espacials de la NASA i una de les fundadores del lloc de ciència ciutadana Aurorasaurus.

Per què són vermelles les aurores boreals que apareixen a latituds baixes?

Per dues raons: En primer lloc, el vermell es produeix a més altitud i, per tant, es pot veure més lluny dels pols: de vegades només es veu la vora superior del vermell abocant per l'horitzó. En segon lloc, durant les grans tempestes hi ha un altre tipus d'aurora que és predominantment vermella i que es produeix a latituds més baixes.

Atès que l'atmosfera terrestre conté més nitrogen que oxigen, per què les aurores blaves/morades causades pel nitrogen no són les més comunes?

L´aurora es produeix a tanta alçada que la barreja d´aire que coneixem no és la mateixa que a 100 km. Allà, l'atmosfera és menys densa i està estratificada per la gravetat en capes. La capa de nitrogen està per sobre de la de oxigen.

Quin és el color més rar d'aurora?

És fa difícil de dir perquè els colors aurorals es barregen en una barreja química sempre canviant i és així com es poden obtenir alguns dels colors més rars que s'observen.

Ho he vist aquí.

Primera imatge de "partícules fantasma" a la Via Làctia

Des del visible fins a les ones de ràdio passant per infrarojos i fins i tot ultraviolats, la nostra Via Làctia, els científics ja l'han revelat des de tots els angles. O gairebé. Perquè els hi mancaven imatges. Una imatge única, velada de misteri, gairebé "fantasmal". La dibuixada pels neutrins.

Clic a l'imatge per engrandir. Una composició de la nostra Via Làctia vista per IceCube, que mostra per primera vegada els neutrins emesos per la nostra galàxia. Crèdit: IceCube Collaboration, U.S. National Science Foundation (Lily Le & Shawn Johnson), ESO (S. Brunier).

 

Mentre llegiu aquest principi de la frase, uns 200.000 milions neutrins hauran passat pel vostre cos a una velocitat propera a la de la llum. I va, uns 400 bilions més. No s'atura mai. Però, afortunadament, no té grans conseqüències. Perquè els neutrins només interactuen molt poc amb la matèria. Els físics de vegades fins i tot els anomenen "partícules fantasma". El problema és que també són molt difícils de detectar.

 

És per posar-hi remei que els investigadors van projectar IceCube. L'experiència és única. Un detector col·locat sobre el gel de l'Antàrtida, prop de la base Amundsen-Scott. O millor dit, no gaire lluny de 5.500 sensors enclavats en el gel, entre 1.450 i 2.450 metres de profunditat. El conjunt es va encarregar l'any 2010 amb l'esperança de detectar neutrins d'alt nivell d'energia. Comprèn amb energies de milions de milers de milions de vegades més grans que les que les reaccions de fusió nuclear que alimenten les estrelles poden arribar. 

 

Clic a l'imatge per engrandir. Aquí, IceCube contra un cel nocturn estrellat que mostra la Via Làctia i les aurores verdes. Crèdit: Yuya Makino, IceCube/NSF

Fins aleshores, IceCube només havia detectat neutrins extragalàctics. No obstant això, segons la teoria, les interaccions entre raigs còsmics i la pols galàctica produeix inevitablement tots dos raigs gamma i neutrins. I els investigadors havien observat prèviament els raigs gamma al pla de la nostra Via Làctia. Així que esperaven que la nostra galàxia també fos una font de neutrins d'alta energia. Finalment ho confirmen avui publicant un mapa inèdit de neutrins emesos des de l'interior de la Via Làctia.

Clic a l'imatge per engrandir. La nostra Via Làctia, a dalt en llum visible, i a sota, per primera vegada, dibuixada amb la tinta dels seus neutrins. Crèdit: Col·laboració IceCube, U.S. National Science Foundation (Lily Le & Shawn Johnson), ESO (S. Brunier).

Una cosa que no hem vist mai

Encara que els físics s'haguessin centrat en el centre de la nostra galàxia, el soroll de fons de muons i neutrins produïts per les interaccions dels raigs còsmics amb l'atmosfera terrestre suposava reptes importants. A les dades registrades per IceCube durant 10 anys, una mena de "punts de llum borrosos" van aparèixer en cascada. Taques generades pels neutrins. I utilitzant un algorisme d'aprenentatge automàtic que va comparar la posició, la mida i l'energia de més de 60.000 d'aquestes cascades de llum, els investigadors finalment van remuntar a les regions de la Via Làctia que se sospita que són la font de les emissions de neutrins.

La imatge produïda pels científics de la col·laboració d'IceCube és realment única. Perquè dibuixa el retrat de la nostra Via Làctia utilitzant partícules de matèria. On tots els altres es conformaven amb la radiació electromagnètica. I amb capacitats de detecció que encara no s'han acabat de perfeccionar, els físics esperen revelar cada cop més característiques de la nostra galàxia que mai abans havien estat vistes pels ulls humans.

Perquè els investigadors ens ho recorden, ampliant els seus mètodes a la radioastronomia o l'observació infraroja, ja han fet descobriments de vegades revolucionaris en el passat. Així, esperen poder ara, gràcies a la detecció de neutrins, accedir a aspectes del nostre Univers desconeguts fins ara. “Per això fem el que fem. Per veure coses que ningú ha vist mai i per entendre coses que ningú havia entès”, conclouen.

Perquè els investigadors ens ho recorden, ampliant els seus mètodes a la radioastronomia o l'observació infraroja, ja han fet descobriments de vegades revolucionaris en el passat. Així, esperen poder ara, gràcies a la detecció de neutrins, accedir a aspectes del nostre Univers desconeguts fins ara. “Per això fem el que fem. Per veure coses que ningú ha vist mai i per entendre coses que ningú havia entès”, conclouen.

Ho he vist aquí.

Missió Euclid; Posant llum a la foscor

Clic a l'imatge per engrandir. Recreació artística del telescopi Euclid de la ESA. ESA. Agraïments: Treball realitzat per ATG sota contracte per a l'ESA., CC BY-SA 3.0 IGO

Avui l'Agència Espacial Europea (ESA) posarà en òrbita la missió Euclid des del Cap Canaveral a Florida.

La missió Euclid de l'ESA està dissenyada per treure a la llum el costat fosc de l'Univers. Basant-se en la manera com les galàxies giren i orbiten entre si, i en la manera com l'Univers s'expandeix, els astrònoms creuen que dues entitats invisibles dominen la composició del nostre cosmos. Aquests misteriosos components els anomenem matèria fosca i energia fosca, però fins ara no hem pogut detectar cap dels dos directament, només inferir la seva presència a partir dels efectes que tenen a l'Univers en general.

Per comprendre millor què poden ser la matèria i l'energia fosques, necessitem una missió que pugui revelar més de prop quins efectes han tingut a les galàxies, els cúmuls de galàxies i la pròpia expansió de l'Univers. Euclid és aquesta missió.

Euclid, la missió de la ESA al desconegut. Crèdit: ESA, ESA/ATG medialab.

La missió Euclid de l'ESA crearà un mapa tridimensional de l'Univers, on la tercera dimensió representa el temps. Com més lluny es trobi una galàxia, més temps haurà trigat la seva llum a arribar fins a nosaltres i, per tant, abans la veurem a la història còsmica. Observant milers de milions de galàxies a una distància de 10.000 milions d'anys llum, els científics podran traçar la posició i la velocitat de les galàxies al llarg d'immenses distàncies i de la major part de la història còsmica, i rastrejar la manera en que l'Univers s'ha expandit durant aquest temps. L'extraordinària òptica d'Euclides també revelarà distorsions subtils en l'aparença de les galàxies.

A partir d'aquesta abundància de dades noves, els astrònoms podran inferir les propietats de l'energia i la matèria fosques amb més precisió que mai. Això ajudarà els teòrics a precisar la naturalesa d'aquests misteriosos components i a desenvolupar una comprensió refinada de com es comporta la gravetat a les distàncies més grans.

Clic a l'imatge per engrandir. Fase de muntatge de l'Euclid. Crèdit: ESA

Després de ser fixat a l'adaptador Falcon 9 de SpaceX, el divendres 23 de juny, Euclid va ser muntat sobre el Payload Attach Fitting (PAF-Muntatge de càrrega útil). Abans del llançament, Euclid sobre el PAF serà encapsulat al coet Falcon 9. Euclid, la nova missió cosmològica de l'ESA, es prepara per al seu enlairament amb data de llançament prevista per a l'1 de juliol de 2023 des de Cap Canaveral, a Florida (EUA).

La missió Euclid de l'ESA està dissenyada per explorar l'univers fosc i desvetllar el gran misteri còsmic de la matèria i l'energia fosques. El telescopi espacial crearà el mapa tridimensional més gran i més precís de l'Univers a través de l'espai i el temps, observant milers de milions de galàxies fins a una distància de 10.000 milions d'anys llum, en més d'un terç del cel. Traçarà com s'ha expandit l'Univers i com es distribueix l'estructura a gran escala a l'espai i al temps, i revela més informació sobre el paper de la gravetat i la naturalesa de l'energia i la matèria fosques.

Ho he vist aquí i aquí.