Clic per engrandir. Algunes deixalles espacials estan sota vigilància per evitar col·lisions. Però d'altres son massa petits per ser controlats. Un d'ells ha col·lisionat amb l'Estació Espacial Internacional (EEI). Crèdit: dottedyeti, Adobe Stock, Futura.
El que havia de passar, malauradament, va passar fa uns dies. Deixalles espacials van colpejar i danyar l’Estació Espacial Internacional (EEI). Afortunadament, un incident sense conseqüències, ni per a la seguretat dels astronautes ni per a la continuació de les missions de l'estació.
Cada vegada hi ha més deixalles espacials. A l’òrbita baixa de la Terra, les agències espacials han de seguir a més de 23.000 objectes de la mida d’una pilota de tennis o més grans. D’aquesta manera, esperen poder evitar col·lisions que danyin els nostres satèl·lits. Però fa uns dies va passar el que havia de passar. Restes espacials massa petites per ser controlades van afectar i malmetre una part de l’Estació Espacial Internacional. L'incident es va informar després d'una inspecció rutinària el dimecres 12 de maig.
Afortunadament, va ser més por que mal, ja que l’estació continua sent segura i operativa. Igual que el braç robòtic Canadarm 2, el sistema de maneig remot de l’EEI, i que va perforar la manta tèrmica (veure el cercle groc). El paper d’aquest braç articulat de titani és maniobrar objectes fora de l’Estació Espacial Internacional i realitzar tasques de manteniment.
L’any passat, l’EEI va haver de realitzar no menys de tres maniobres d’emergència per evitar col·lisions amb restes espacials. I l’Agència Espacial Europea calcula que 130 milions de trossos de deixalles més petites d’un mil·límetre (massa petita per poder rastrejar-les, però que encara poden causar danys a causa de l’alta velocitat a la qual es mouen) floten actualment al voltant de la nostra Terra.
Clic per engrandir. Imatge de C21. Crèdits: NASA, ESA, A. Aloisi (STScI/ESA), i the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration.
Caldwell 21, també coneguda com NGC 4449, és una galàxia nana irregular situada a més de 10 milions d'anys llum de la Terra. Aquesta imatge del Hubble, esquitxada d'estrelles, capta els processos caòtics i continus de l'evolució estel·lar dins de la galàxia.
A les zones rosades i plenes de pols, sorgeixen noves estrelles. L'activitat de formació estel·lar està tan estesa i és tan intensa aquí que els astrònoms es refereixen a ella com un brot estel·lar. Mentre que els esclats d'estrelles es limiten normalment a les regions centrals i més denses de les galàxies, l'activitat de formació estel·lar a Caldwell 21 arriba fins a la vora de la galàxia. El brot estel·lar pot haver estat estimulat per les interaccions amb una altra galàxia, o potser amb vàries. Atès que està prou a prop com per ser observada amb gran detall, Caldwell 21 ofereix l'oportunitat d'investigar els processos que poden haver donat forma a les galàxies en l'univers primitiu.
Les zones blanc-blavoses estan poblades per estrelles vibrants, joves i massives. Aquestes estrelles de gran massa estan condemnades a tenir una vida curta, ja que consumeixen el seu combustible nuclear molt ràpidament. Una vegada que se'ls acaba el combustible, acaben la seva vida en violentes explosions. Les estrelles de massa mitjana, com el nostre Sol, poden esperar una vida d'uns 10.000 milions d'anys i s'apaguen de manera molt menys dramàtica, expulsant a poc a poc les seves capes exteriors de gas fins a formar una bella nebulosa.
L'Advanced Camera for Surveys (Càmera avançada per sondejos) del Hubble va obtenir imatges de Caldwell 21 en llum visible i infraroja. Les observacions estan ajudant als astrònoms a comprendre millor la història de la formació estel·lar en una galàxia d'esclat d'estrelles en la qual les interaccions amb una altra galàxia semblen haver tingut un paper.
Caldwell 21 s'estén a menys de 20.000 anys llum en l'espai, una distància sorprenent, però només una cinquena part del diàmetre de la nostra pròpia galàxia, la Via Làctia. Descobert el 1788 per l'astrònom William Herschel, Caldwell 21 forma part d'un grup de galàxies situades en la constel·lació dels Llebrers. Amb una magnitud de 9,6, és bastant fàcil de detectar en un telescopi, i en un telescopi gran és un objecte gratificant, que exhibeix un complex patró de nusos brillants. Es veu millor a finals de la primavera des de l'hemisferi nord. Els observadors de l'hemisferi sud poden trobar-ho sota l'horitzó nord a la tardor.
Per a més informació sobre les observacions de Caldwell 21 realitzades pel Hubble, feu un clic aquí.
Clic per engrandir. El rover Curiosity de la NASA va capturar aquests núvols just després de la posta de sol el 19 de març de 2021, el dia marcià nombre 3.063, o sol, de la missió del rover. La imatge es compon de 21 imatges individuals unides i corregides en color perquè l'escena aparegui com ho faria a l'ull humà. Crèdit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
L'equip científic està estudiant els núvols, que van arribar abans del previst i es van formar a major altura del que s'esperava, per aprendre més sobre el planeta vermell.
Els dies ennuvolats són rars en la fina i seca atmosfera de Mart. Els núvols solen aparèixer en l'equador del planeta en l'època més freda de l'any, quan Mart està més allunyat del Sol en la seva òrbita ovalada. Però fa un any marcià complet -dos anys terrestres- els científics van observar que es formaven núvols sobre el rover Curiosity de la NASA abans del que s'esperava.
Aquest any, estaven disposats a començar a documentar aquests núvols "primerencs" des del moment en què van aparèixer per primera vegada a finals de gener. El resultat són imatges de borrasques plenes de cristalls de gel que dispersen la llum del Sol ponent, algunes de les quals brillen amb colors. Més que una mostra espectacular, aquestes imatges ajuden als científics a comprendre com es formen els núvols a Mart i per què aquestes recents són diferents.
Clic per engrandir. Aquest GIF mostra els núvols que s'estenen sobre la Muntanya Sharp a Mart, vistes pel rover Curiosity de la NASA el 19 de març de 2021, el dia marcià nombre 3.063, o sol, de la missió. Cada fotograma de l'escena s'ha unit a partir de sis imatges individuals. Crèdit: NASA/JPL-Caltech/MSSS
De fet, l'equip de Curiosity ja ha fet un nou descobriment: Els primers núvols es troben en realitat a una altitud superior a l'habitual. La majoria dels núvols marcians se situen a no més de 60 quilòmetres en el cel i estan compostos de gel d'aigua. Però els núvols que Curiosity ha fotografiat es troben a una major altitud, on fa molt de fred, el que indica que probablement estiguin fets de diòxid de carboni congelat, o gel sec. Els científics busquen pistes subtils per establir l'altitud d'un núvol, i es necessitaran més anàlisis per dir amb seguretat quines de les imatges recents del Curiosity mostren núvols de gel d'aigua i quins de gel sec.
Clic per engrandir. Utilitzant les càmeres de navegació del seu màstil, el rover de Mart Curiosity de la NASA va prendre aquestes imatges dels núvols just després de la posta de Sol el 31 de març de 2021, el 3.075e sol, o dia marcià, de la missió. Crèdit: NASA / JPL-Caltech
Les fines i ondulants estructures d'aquests núvols són més fàcils de veure amb les imatges de les càmeres de navegació en blanc i negre del Curiosity. Però són les imatges en color de la càmera del màstil del rover, o Mastcam, les que realment brillen, literalment. Vistes just després de la posta de sol, els seus cristalls de gel capten la llum que s'esvaeix, fent que semblin brillar contra el cel que s'enfosqueix. Aquests núvols crepusculars, també coneguts com núvols noctilucents (que en llatí significa "que brillen de nit"), es fan més brillants a mesura que s'omplen de vidres, i després s'enfosqueixen quan la posició del Sol en el cel descendeix per sota de la seva altitud. Aquesta és una pista útil que els científics utilitzen per determinar l'altura a la qual es troben. Utilitzant les càmeres de navegació del seu màstil, el rover Curiosity de la NASA va prendre aquestes imatges dels núvols just després de la posta de Sol el 28 de març de 2021, el 3.072e sol, o dia marcià, de la missió.
Clic per engrandir. Utilitzant les càmeres de navegació del seu màstil, el rover de Mart Curiosity de la NASA va prendre aquestes imatges dels núvols just després de la posta de sol el 28 de març de 2021, el 3.072e sol, o dia marcià, de la missió. Crèdits: NASA / JPL-Caltech
Encara més impressionants són els núvols iridescents o nacrats. "Si veus un núvol amb un conjunt de colors pastís brillants en ells, és perquè les partícules del núvol són totes gairebé idèntiques en grandària", va dir Mark Lemmon, un científic atmosfèric de l'Institut de Ciències de l'Espai a Boulder, Colorado. "Això sol ocórrer just després que els núvols s'hagin format i hagin crescut totes al mateix ritme".
Clic per engrandir. El rover Curiosity de la NASA va veure aquests núvols iridicents, o nacrats, el 5 de març de 2021, el 3.048e dia marcià, o sol, de la missió. Aquí es veuen 5 fotogrames units d'una panoràmica molt més àmplia presa per la càmera del màstil del rover, o Mastcam. Crèdits: NASA / JPL-Caltech / MSSS
Aquests núvols són dels més acolorits del Planeta Vermell, va afegir. Si s'observés el cel al costat del Curiosity, es podrien veure els colors a simple vista, encara que serien tènues.
"Sempre em meravellen els colors que apareixen: vermells i verds i blaus i morats", va dir Lemmon. "És realment genial veure alguna cosa que brilla amb molt de color a Mart".
Fins i tot si mirar un cel estrellat ens dóna una idea, l’infinit no és una noció física, sinó un ideal matemàtic útil en els càlculs. Els matemàtics distingeixen dos conceptes, dels quals només el primer pot tenir sentit a la realitat.
Quines són les nocions d’infinit?
Potencial infinit
La primera noció d’infinit és l’infinit potencial. Quan afirmem que el conjunt de nombres enters (1, 2, 3, etc.) és infinit, fem servir aquesta noció: es pot superar qualsevol nombre. Si us demano que em doneu un gran nombre, sempre en podré trobar un de més gran: afegint-ne 1 per exemple. A l'antiguitat, els matemàtics només acceptaven aquesta noció d'infinit. Els físics també poden admetre-ho fàcilment.
L'infinit actual
L’autèntic infinit, el que els físics rebutgen, s’anomena infinit real. La paraula "actual" s'ha de prendre en el sentit de "eficaç", com l'anglès " actual". Considerar-ho en determinats càlculs és interessant en matemàtiques, on la consideració de quantitats infinitament petites permet resoldre certs problemes. Aquesta noció també permet considerar sumes infinites com: S = 1/2 + 1/4 + 1/8 + 1/16 + etc. Donar-los sentit és una qüestió més delicada. En aquest cas, un petit dibuix ajuda a fer-ho:
Clic per engrandir. Dividir un pastís tallant-lo per la meitat, després la resta per la meitat, etc. fins a l'infinit. Crèdit: Hervé Lehning
Aquesta divisió geomètrica mostra que: S = 1. Es manté el fet que aquesta divisió només es pot realitzar en l'ideal perquè, molt ràpidament, les peces només són engrunes.
Conclusió
La resposta a la pregunta que es fa sobre l’existència de l’infinit depèn per tant, del significat que es dóna a la paraula “existir”. Si es tracta d’existir en la realitat material, la resposta és no. Si es tracta de l’existència com a concepte matemàtic útil, la resposta és sí.
Aquesta imatge del telescopi espacial Spitzer ofereix una vista infraroja d'un dels primers objectius de Webb: la galàxia espiral barrada NGC 253.
Clic per engrandir. Crèdit: NASA/JPL-Caltech.
NGC 253 és coneguda com una galàxia d'esclat d'estrelles perquè està bombant noves estrelles a un ritme prodigiós. També hi supercúmuls estel·lars, que el telescopi espacial James Webb estudiarà per conèixer el seu entorn i l'impacte que tenen en ell.
Northrop
Grumman lidera l'equip industrial que construeix el telescopi espacial
James Webb de la NASA. Aquest revolucionari observatori és el major
telescopi construït per a l'espai i el telescopi infraroig més potent
que existeix. És el successor científic del telescopi espacial Hubble.
El telescopi Webb viatjarà a 1 milió de milles de la Terra i mirarà cap
a enrere més de 13.500 milions d'anys, proporcionant imatges de les
primeres galàxies formades i observant planetes inexplorats al voltant
d'estrelles llunyanes. La innovadora tecnologia desenvolupada per al
telescopi Webb ampliarà la nostra comprensió de l'univers, reescriurà
els llibres de text i inspirarà a una futura generació d'enginyers i
científics.
Aquesta animació capta el viatge del Webb a la seva òrbita, a un milió de milles de la Terra, i descriu la seqüència d'esdeveniments que envolten el llançament i el desplegament d'aquest observatori que canviarà el terreny de joc. El temps de viatge, la distància i la transformació del telescopi mentre es desplega s'inclouen en aquesta seqüència.
Pots trobar més informació sobre el telescopi espacial James Webb publicada anteriorment al blog fent un clic aquí, i accedir a la galeria d'imatges del telescopi fent un altre clic aquí.
Clic per engrandir. Tasques de muntatge del telescopi James Webb. Crèdit: NASA/JPL-Caltech
Clic per engrandir. Crèdit: NASA/Goddard Space Flight Center Ocean Color/NOAA-20/NASA-NOAA Suomi NPP
Mitjançant l'ús d'instruments científics a bord d'un planador oceànic autopropulsat i de diversos avions, aquest primer desplegament de la missió de l'Experiment de Dinàmica Oceànica a Subescala (S-MODE) desplegarà el seu conjunt d'instruments aquàtics i aeris per assegurar-se que treballen junts per mostrar el que està succeint just sota la superfície de l'oceà. La campanya de camp completa començarà a l'octubre de 2021, amb l'aeronau basada en el Centre d'Investigació Ames de la NASA.
L'equip de S-MODE espera aprendre més sobre els moviments a petita escala de l'aigua de l'oceà, com els remolins. Aquests remolins s'estenen al llarg d'unes 6,2 milles o deu quilòmetres, movent lentament l'aigua de l'oceà en forma de remolí. Els científics creuen que aquests remolins tenen un paper important en el trasllat de la calor de la superfície a les capes oceàniques inferiors, i viceversa. A més, els remolins poden tenir un paper en l'intercanvi de calor, gasos i nutrients entre l'oceà i l'atmosfera terrestre. La comprensió d'aquests remolins a petita escala ajudarà als científics a entendre millor com els oceans de la Terra frenen el canvi climàtic global.
En aquesta imatge, la dinàmica oceànica a submeso escala, com els remolins i les petites corrents, és responsable del patró de remolins d'aquestes floracions de fitoplàncton (mostrades en verd i blau clar) en l'Oceà Atlàntic Sud el 5 de gener de 2021.
Aquesta va ser considerada per la NASA el 19 de Maig de 2021 com la seva imatge del dia.
Clic per engrandir. Aquesta simulació d'un forat negre supermassiu mostra com distorsiona el fons estel·lar i capta la llum, produint una silueta de forat negre. Crèdit: Centre de vol espacial Goddard de la NASA, ESA/Gaia/DPAC.
Les profunditats dels forats negres són espais de misteri i fantasia, però això no vol dir que no puguem abordar-los científicament. Viatgem doncs, junts fins a les fronteres de la realitat tal com la coneixem.
Què passaria si caiguéssiu en un forat negre? Et desintegraries en una sopa de milers de milions de milions de partícules elementals? Us comunicaria amb una espècie alienígena intel·ligent com a la pel·lícula de 1997 Contact? O entraríeu en una dimensió alternativa amb vista a la biblioteca d’un ésser estimat com a la pel·lícula Interstellar?
En un forat negre, ningú et veurà desaparèixer
Els forats negres són objectes plens de misteri, fins i tot per als astrofísics que els converteixen en objecte d’expertesa. Tan extrems que sacsegen la nostra comprensió de les lleis fonamentals que regeixen l’Univers, aquests monstres còsmics es revelen pas a pas als ulls del món, però queda un enigma intangible, l’amagat als seus cors. Durant una de les seves conferències, Stephen Hawking va dir: “A l’espai, ningú no us escoltarà cridar; i en un forat negre, ningú et veurà desaparèixer". Tanmateix, explorem el que ens diu la teoria, des del moment que us acosteu al forat negre i des del moment que us submergiu en les seves profunditats.
Malgrat ser els subtítols del vídeo bastant entenedors, si no domineu gaire el francès a continuació podeu trobar-ne la traducció pam a pam:
Què passaria si caiguessis en un forat negre?
Així és com es veuria des del punt de vista d'un observador extern:
A mesura que t'acostes a la vora del forat negre, disminueixes progressivament la velocitat
En efecte, un forat negre corba l'espai, però també el temps.
Així, uns minuts per a tu duren hores lluny del forat negre.
Després dies, mesos i milions d'anys ...
l'horitzó de successos és el punt de no retorn.
Un cop creuat, la vostra imatge sembla congelada durant molt de temps.
En aquest espai hiper-curvat, sents el teu cos com si es distendis.
Ara anem a veure-ho des del vostre punt de vista:
Sents que la gravetat és cada vegada més forta en els peus que a la part superior del cos.
Cada vegada més ràpid, el vostre cos "s'espaguetitza".
No sabem què passa a les profunditats dels forats negres ....
però, a priori, malauradament no estaràs viu per presenciar-ho...
... per tant, us aconsellem que no intenteu l'experiment.
Clic per engrandir. Imatge de C18. Crèdits: NASA, ESA, i A. Ferguson (University of Edinburgh, Institute for Astronomy); Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)
Situada a Cassiopea, no gaire lluny de Caldwell 17, Caldwell 18 és una galàxia nana i un satèl·lit de la galàxia d'Andròmeda. També coneguda com NGC 185, és membre del Grup Local de galàxies. Caldwell 18 destaca pel seu nucli galàctic actiu, una regió al centre de la galàxia que emet una radiació extrema en part de l'espectre electromagnètic.
Alguns astrònoms classifiquen Caldwell 18 com una galàxia Seyfert de tipus II. Aquest tipus de galàxies són intensament brillants quan s'observen en longituds d'ona infraroges, malgrat el seu escàs brillantor en longituds d'ona visibles. Tot i que la classificació de Caldwell 18 segueix sent objecte de debat en la comunitat astronòmica, si es tracta d'una galàxia Seyfert, seria l'única coneguda al Grup Local i la més propera a la Terra.
Caldwell 18 va ser descoberta el 1787 per l'astrònom britànic William Herschel (que també va descobrir el planeta Urà). És visible des de l'hemisferi nord a la tardor i des de latituds septentrionals de l'hemisferi sud a la primavera. Amb una magnitud aparent de 9,2, aquesta galàxia es pot trobar amb prismàtics potents. Caldwell 18 és més fàcil de detectar que la seva veïna Caldwell 17, perquè el seu centre sembla més circular i compacte que el de la seva veïna.
Aquesta imatge del Hubble combina observacions preses amb la Càmera de Gran Angular 3 del Hubble en longituds d'ona visibles i infraroges. Els núvols de pols apareixen prop del centre de la galàxia, i un cúmul estel·lar globular apareix a l'esquerra. Aquestes observacions del Hubble van ajudar als astrònoms a estudiar les característiques dels cúmuls globulars en les galàxies nanes properes.
Clic per engrandir. La imatge terrestre de Caldwell 18 (NGC 185) del Digitized Sky Survey (DSS: Estudi digitalitzat del cel), mostrada en la part inferior esquerra, inclou un quadrat blanc que delimita la zona de la galàxia captada per la WFC3 (Càmera gran Angular 3) del Hubble. Crèdits: Imatges terrestres: Digitized Sky Survey; imatge del Hubble: NASA, ESA, i A. Ferguson (University of Edinburgh, Institute for Astronomy); Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)
Clic per engrandir. La imatge terrestre de Caldwell 18 (NGC 185) a la part superior esquerra és del Digitized Sky Survey (DSS) i mostra els llocs d'algunes observacions addicionals del Hubble de la galàxia. La imatge de dalt a la dreta és una composició d'observacions preses per l'Advanced Camera for Surveys (ACS; sigles en anglès de Càmera avançada per sondejos), mentre que les dues imatges inferiors són composicions de la Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2; Càmera Planetària i de Gran Angular 2). Cada imatge del Hubble està formada per observacions preses en llum visible i infraroja. Crèdits: Imatge terrestre: Digitized Sky Survey; imatge ACS del Hubble: NASA, ESA, i A. Ferguson (University of Edinburgh, Institute for Astronomy); imatge WFPC2 del Hubble: NASA, ESA, i D. Geisler (Universidad de Concepcion); Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)
Benvinguts a aquest nou capítol del gabinet de curiositats! Avui hem marxat a descobrir el vincle inesperat entre Nikola Tesla i Cristòfor Colom. Tot comença amb un ou. Posa’t còmode que comencem.
Clic per engrandir. L'ou de Colom de Nikola Tesla, presentat a la Exposició Universal de 1893. Crèdit: Domini públic.
Amb un títol com a Gabinet de curiositats, era una aposta segura que el nom de Nikola Tesla aparegués tard o d’hora en aquesta columna. Inventor de geni, caràcter atípic i gran amant dels coloms, aquest científic serbi nascut en una tarda tempestuosa captiva irremeiablement la nostra imaginació i curiositat. Probablement heu vist una demostració de les seves bobines homònimes o heu sentit a parlar de les seves bombetes sense fil; però per aquest primer capítol que li dediquem (perquè sí, n’hi haurà diversos), anem a examinar un dels seus invents menys coneguts, però captivadors, presentat a l’Exposició Universal de 1893.
"Només calia pensar-hi": l'ou de Colom
La nostra història comença 400 anys abans. Cristòfor Colom, recentment coronat de glòria, acabava de redescobrir les Amèriques. Es troba al costat de diversos membres de la noblesa espanyola, assaborint una breu escala castellana. Com no és d’estranyar, és al voltant de les gestes del conquistador que els convidats han decidit dirigir la conversa, però un d’ells, potser per broma o provocació, es nega a donar-li crèdit per aquest descobriment. "Monsieur Christophe" diu, "encara que vostè no hagués trobat les Índies, no hauríem mancat d'un home que hagués intentat el mateix que vostè, aquí al nostre propi país d'Espanya, perquè està ple de grans homes hàbils en cosmografia i literatura".
Colom no perd la calma. Agafant un ou dur del plat, el posa sobre la taula i exclama: "Senyors, aposto amb tots vostès que no podreu fer que aquest ou quedi dret sense cap altre objecte". Aleshores, l’ou circula de mà en mà entre els seus divertits companys de taula, que intenten, durant uns instants, afrontar el repte que se’ls ha llançat, cal dir-ho sense massa èxit. Quan torna a les mans de l'orgullós explorador, el xoca contra la taula per aplanar un extrem, proporcionant a l'ou una base per descansar. Fàcil un cop se sap fer-ho. Però el que diferencia Colom de la resta no és tant la solució, sinó el fet d'haver-ho pensat.
Clic per engrandir. La demostració de l'ou de Colom, il·lustració de William Hogarth. Crèdit: Domini públic
Tot i que l’anècdota és molt probablement apòcrifa, continua vivint a les pàgines de la història, l’expressió “ou de Colom” que denota una idea senzilla però enginyosa, evident després de donar la solució. Avui, per descomptat, els èxits del conquistador ja no són unànimes, en gran part enfosquits pels brutals mètodes que va emprar per aconseguir-los. Però a l’època de Tesla, el 400è aniversari del descobriment de les Amèriques era un esdeveniment celebrat. Per tant, l’Exposició Universal de 1893 té lloc a Colòmbia i l’inventor serbi té la intenció de presentar la seva nova versió de l’ou de Colom per a l’ocasió.
L’ou rodant aplega multituds
Al Palau de la Electricitat, tothom es disposa a admirar els darrers avenços d’Edison General Electric i el seu gran enemic, la Westinghouse Electric Corporation. Thomas Edison ha vingut amb el seu quinetoscopi, sismògraf, incubadora elèctrica i telègraf, però sap en el fons que no guanyarà aquesta batalla, una de les darreres de la Guerra de les Corrents. De fet, va ser George Westinghouse qui va aconseguir el contracte i el va convertir en el proveïdor d'electricitat de tota l'Expo, i la presència de Tesla al seu costat només reforça el seu èxit amb el públic.
Clic per engrandir. L'ou de Colom de Nikola Tesla, presentat a la Exposició Universal de 1893. Crèdit: Domini públic
Una part de l’exposició està dedicada íntegrament als invents d’aquests darrers i, entre aquests, un en particular no deixa de cridar l’atenció. Més enllà del carril metàl·lic que els separa dels dispositius elèctrics, els visitants poden observar una estranya plataforma de fusta similar a una pista de circ en miniatura. Al centre hi ha un objecte de coure ovoide, tan gran com un ou d’estruç. Un simple clic del commutador i comença a girar; una bona demostració en si mateixa per a l’època, però que encara no mereix la seva associació amb Cristòfor Colom. Els espectadors no han d’esperar molt, però, perquè en menys de cinc segons l’ou de coure oscil·la i es redreça fins girar en equilibri sobre la seva punta.
Demostració de l'ou de Colom concebut per Tesla el 1883. Crèdit: PhysicsFun
La ciència entra en acció
La solució desenvolupada per Nikola Tesla és, diguem-ho bé, molt més elegant que la del seu predecessor espanyol i es basa en dos principis: el magnetisme i l’impuls angular. L'ou es fa girar mitjançant un estator envoltat de quatre bobines de coure, alimentades per corrent alterna i capaces de generar un camp magnètic giratori. Això és el que fa que l’ou giri sobre si mateix. Quant a la raó per la qual s’aixeca de punta, no té res a veure amb el magnetisme, sinó amb el moment angular de l’objecte i la fricció que experimenta.
De fet, res no us impedeix reproduir l’experiència amb un senzill ou dur que gireu prou ràpid, com una filatura. L’explicació d’aquest fenomen sorprenent no es va descobrir fins al 2002 i mereixeria un article sencer per ser detallada correctament. Per tant, suggereixo als més valents de vosaltres que es refereixin al lloc del físic Rod Cross, per tal de descobrir-ne les subtileses. Ens conformem amb dir que l’ou gira al voltant d’un eix curt que, amb una velocitat i una fricció de rotació suficients, pot inclinar-se sobre un eix de rotació llarg que fa que es mantingui vertical, en alineació amb el seu centre de gravetat.
Clic per engrandir. L'experiment de l'ou en rotació a confós durant molt de temps als físics. Crèdit: Rod Cross
Tot seguit, Tesla exposà el seu Ou de Colom al seu laboratori dels carrer East Houston 46 i 48, a Nova York, per a delit dels seus visitants. Sembla innocu al costat de les bobines gegants i els seus arcs elèctrics, però, marca la culminació d’anys d’estudi del camp magnètic giratori, que Tesla va ser un dels primers a posar en pràctica. També és la clau que permetrà a l’inventor alliberar fons substancials per desenvolupar el motor asíncron actualment en ús a tot el món i, per tant, mereixia aparèixer en aquest nou capítol del gabinet de curiositats.
Clic per engrandir. Instantània de la primera simulació completa de STARFORGE. Sobrenomenada "l'Enclusa de la Creació", un gegantí núvol molecular amb formació d'estrelles individuals i una àmplia retroalimentació, incloent dolls protoestel·lars, radiació, vents estel·lars i supernoves de col·lapse del nucli. Crèdit: Northwestern University/UT Austin
Primer model d'alta resolució que simula un núvol de gas complet on neixen les estrelles
Un equip d'astrofísics de la Universitat de Northwestern ha desenvolupat la simulació 3D més realista i de major resolució de la formació d'estrelles fins a la data. El resultat és una meravella visual i matemàtica que permet als espectadors surar al voltant d'una acolorit núvol de gas a l'espai 3D mentre veuen sorgir estrelles rutilants.
Anomenat STARFORGE, sigles en anglès de Star Formation in Gaseous Environments (Formació d'estrelles en entorns gasosos), el marc computacional és el primer que simula un núvol de gas complet -100 vegades més massiu del que era possible fins ara i ple de vibrants colors- on neixen les estrelles.
També és la primera simulació que modela simultàniament la formació, l'evolució i la dinàmica de les estrelles tenint en compte la retroalimentació estel·lar, inclosos els dolls, la radiació, el vent i l'activitat de les supernoves properes. Mentre que altres simulacions s'han incorporat tipus individuals de retroalimentació estel·lar, STARFORGE els posa junts per simular com aquests diversos processos interactuen per afectar la formació estel·lar.
Es tracta de la primera simulació numèrica de la formació estel·lar en un núvol molecular gegant massiu (20.000 masses solars) amb formació estel·lar individual i un tractament complet de la retroalimentació, des dels dolls protoestel·lars, la radiació en 5 bandes de freqüència, els vents estel·lars i les supernoves de col·lapse del nucli. Això la converteix en la primera simulació completa de STARFORGE. Aquest núvol en particular ha estat sobrenomenat "l'Enclusa de la Creació". Crèdit: Starfoge, YouTube.
Utilitzant aquest meravellós laboratori virtual, els investigadors pretenen explorar qüestions que es plantegen des de fa temps, com ara per què la formació d'estrelles és lenta i ineficient, què determina la massa d'una estrella i per què les estrelles tendeixen a formar-se en cúmuls.
Els investigadors ja han utilitzat STARFORGE per descobrir que els dolls protoestel·lars (corrents de gas d'alta velocitat que acompanyen a la formació de les estrelles) tenen un paper fonamental en la determinació de la massa d'una estrella. Al calcular la massa exacta d'una estrella, els investigadors poden determinar la seva brillantor i els seus mecanismes interns, així com fer millors prediccions sobre la seva mort.
Recentment acceptada per la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, una còpia avançada del manuscrit, que detalla la investigació en la qual es basa el nou model, va aparèixer en línia el 17 de maig de 2021. Al febrer de 2021 es va publicar a la mateixa revista un article adjunt en què es descriu com els dolls influeixen en la formació de les estrelles.
"La gent ha estat simulant la formació d'estrelles des de fa un parell de dècades, però STARFORGE és un salt quàntic en la tecnologia", va dir Michael Grudic de Northwestern, qui co-dirigeix el treball. "Altres models només han pogut simular una petita part del núvol on es formen les estrelles, però no tot el núvol en alta resolució. Sense veure el panorama complet, ens perdem molts factors que podrien influir en el resultat de l'estrella".
"Com es formen les estrelles és una qüestió central en l'astrofísica", afirma Claude-André Faucher-Giguère, de Northwestern, autor principal de l'estudi. "Ha estat una qüestió molt difícil d'explorar degut a la varietat de processos físics implicats. Aquesta nova simulació ens ajudarà a abordar directament qüestions fonamentals que abans no podíem respondre de forma definitiva".
Clic per engrandir. Instantània d'una simulació de STARFORGE. Un nucli de gas en rotació col·lapsa, formant un estel central que llança dolls bipolars al llarg dels seus pols mentre s'alimenta del gas del disc circumdant. Els dolls arrosseguen el gas fora del nucli, limitant la quantitat que l'estrella pot finalment acumular. Crèdit: Northwestern University/UT Austin
Grudic és becari postdoctoral al Centre d'Exploració i Investigació Interdisciplinària en Astrofísica (CIERA) de Northwestern. Faucher-Giguère és professor associat de física i astronomia a la Facultat d'Arts i Ciències Weinberg de Northwestern i membre del CIERA. Grudic ha codirigit el treball amb David Guszejnov, becari postdoctoral de la Universitat de Texas a Austin.
Des del principi fins al final, la formació d'estrelles triga desenes de milions d'anys. Per això, encara que els astrònoms observen el cel nocturn per entreveure el procés, només poden veure una breu instantània.
"Quan observem la formació d'estrelles en una regió determinada, tot el que veiem són llocs de formació estel·lar congelats en el temps", va dir Grudic. "Les estrelles també es formen en núvols de pols, pel que en la seva majoria estan ocultes".
Perquè els astrofísics puguin veure el procés complet i dinàmic de la formació estel·lar, han de recórrer a les simulacions. Per desenvolupar STARFORGE, l'equip va incorporar un codi computacional per a múltiples fenòmens de la física, com la dinàmica de gasos, els camps magnètics, la gravetat, l'escalfament i el refredament i els processos de retroalimentació estel·lar. El model, que de vegades triga tres mesos a executar una simulació, requereix un dels més grans super-ordinadors del món, una instal·lació finançada per la National Science Foundation i gestionada pel Texas Advanced Computing Center.
La simulació resultant mostra una massa de gas (de desenes a milions de vegades la massa del sol) flotant a la galàxia. A mesura que el núvol de gas evoluciona, forma estructures que es col·lapsen i es trenquen en trossos, que finalment formen estrelles individuals. Una vegada que es formen les estrelles, llancen dolls de gas cap a l'exterior des d'ambdós pols, travessant el núvol circumdant. El procés acaba quan no queda gas per formar més estrelles.
STARFORGE ja ha ajudat a l'equip a descobrir un nou i crucial coneixement de la formació estel·lar. Quan els investigadors van realitzar la simulació sense tenir en compte els dolls, les estrelles van acabar sent massa grans: 10 vegades la massa del Sol. Després d'afegir els raigs a la simulació, les masses de les estrelles van resultar molt més realistes: menys de la meitat de la massa del Sol.
"Els raigs interrompen el flux de gas cap a l'estrella", va dir Grudic. "Essencialment, expulsen el gas que hauria acabat en l'estrella i augmentat la seva massa. Ja sospitàvem que això podria passar, però al simular tot el sistema, tenim una sòlida comprensió de com funciona".
Clic per engrandir. Instantània de la primera simulació completa de STARFORGE. Sobrenomenada "l'Enclusa de la Creació", un gegantí núvol molecular amb formació d'estrelles individuals i una àmplia retroalimentació, incloent dolls protoestel·lars, radiació, vents estel·lars i supernoves de col·lapse del nucli. Crèdit: Northwestern University/UT Austin
A més de comprendre millor les estrelles, Grudic i Faucher-Giguère creuen que STARFORGE pot ajudar-nos a aprendre més sobre l'univers i fins i tot sobre nosaltres mateixos.
"Entendre la formació de les galàxies depèn de les suposicions sobre la formació de les estrelles", va dir Grudic. "Si podem entendre la formació de les estrelles, llavors podem entendre la formació de les galàxies. I si entenem la formació de les galàxies, podem entendre millor de què està fet l'univers. Entendre d'on venim i com estem situats en l'univers depèn, en darrera instància, de la comprensió dels orígens de les estrelles".
"Conèixer la massa d'una estrella ens indica la seva brillantor, així com el tipus de reaccions nuclears que es produeixen al seu interior", explica Faucher-Giguère. "Amb això, podem aprendre més sobre els elements que es sintetitzen en les estrelles, com el carboni i l'oxigen, elements dels quals també estem fets".
Referència: "STARFORGE: Toward a comprehensive numerical model of star clúster formation and feedback" per Michael I Grudic, Dávid Guszejnov, Philip F Hopkins, Stella SR Offner i Claude-André Faucher-Giguère 17 de maig de 2021, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. DOI: 10.1093 / MNRAS / stab1347
L'estudi va comptar amb el suport de la National Science Foundation i la NASA.
