5 coses que cal saber sobre el telescopi espacial James Webb

Clic per engrandir. El telescopi espacial James Webb sortint del seu embolcall de protecció a
la sala blanca del Centre Espacial Goddard als Estats Units. Crèdit: NASA, Chris Gunn.

Els enginyers a terra orquestraran a distància una complexa seqüència de desplegaments
en les hores i dies immediatament posteriors al llançament del telescopi espacial James
Webb. Aquesta animació mostra la seqüència nominal dels desplegaments. Crèdit:
Universal Production Music "Connecting Idees Instrumental". Centre de Vol
Espacial Goddard de la NASA

Després del llançament del telescopi espacial James Webb, us convidem a recordar cinc moments destacats o anècdotes que van marcar el disseny del nou dispositiu de l'ESA i la NASA.

El nou vaixell insígnia de l'observació espacial s'ha enlairat el 25 de desembre des de la base de Kourou a la Guyana. El  telescopi espacial James Webb (JWST), assenyalat com el successor del Hubble, també és un veritable dipòsit de registres: pressupost colossal, disseny que abasta diverses dècades, nombrosos retards en l'execució, el va dur a forjar-se una reputació com un dels més ambiciosos projectes dels darrers 30 anys.

Clic per engrandir. El telescopi espacial James-Webb és un dispositiu colossal: el seu mirall
primari fa 6,5 ​​metres de diàmetre mentre que el seu para-sol és de la mida d'una pista de tennis.
Crèdit: NASA, Chris Gunn.

1. Un projecte desenvolupat al llarg de 25 anys

Vint-i-cinc anys és la durada entre els primers esborranys del telescopi James Webb i el seu llançament a finals de 2021. L'aventura JWST va començar l'any 1996 amb un nom diferent: Next Generation Space Telescope (telescopi espacial de nova generació). La NASA decideix iniciar la construcció d'un telescopi espacial de baix cost, uns 500 milions de dòlars. El  telescopi espacial de nova generació  ja es preveu com el successor espiritual del Hubble, llançat el 1990. Molt ràpidament, els retards augmentaran, provocant el desplaçament de les dates de llançament, des dels anys 2000 fins als 2010, i finalment fins al 2021. Els ajornaments de la NASA i l'envergadura del projecte faran esclatar ràpidament el pressupost inicial.

2. Un telescopi de 10.000 milions de dòlars

Amb el James-Webb, la NASA vol crear un telescopi espacial innovador, eficient però a baix cost. Així, l'administració limita el pressupost inicial a 500 milions de dòlars. L'any 1998, dos anys després dels primers esbossos del  telescopi espacial Next Generation, els primers retards van provocar un augment del pressupost destinat al projecte. El disseny del JWST va arribar així als 1.000 milions de dòlars. Aquesta xifra continuarà augmentant, paral·lelament a l'evolució tecnològica i als nombrosos retards experimentats per les agències espacials occidentals. Al final, el desenvolupament del JWST haurà costat la quantitat impressionant de 10.000 milions de dòlars, o 20 vegades la quantitat inicial prevista.

Clic per engrandir. El JWST es col·locarà a 1,5 milions de quilòmetres de la Terra, en una zona
anomenada "Punt de Lagrange L2". Crèdit: Nasa, JPL-Caltech.

3. Anar a 1,5 milions de quilòmetres

Després de l'enlairament el 25 de desembre, el telescopi James Webb viatjarà durant 29 dies cap al seu objectiu: el punt Lagrange L2 . Aquest últim, situat a 1,5 milions de quilòmetres de la Terra en sentit contrari al Sol, oferirà al JWST una posició òptima per dur a terme la seva missió d'observació. El punt de Lagrange L2 és efectivament una regió de l'espai ideal per a l'observació del cel profund, permetent una comunicació permanent amb les estacions de control terrestres així com un subministrament d'energia gràcies a la llum del Sol. 

4. El telescopi espacial James Webb també és el més massiu 

No és sorprenent que les dimensions del JWST estiguin a l'alçada del projecte. L'aparell pesa 6.500 quilograms, amb un mirall primari de 6,5 metres de diàmetre i una visera de 22 per 12 metres, la mida d'una pista de tennis!. Per comparar, el diàmetre del mirall principal del Hubble és de "només" 2,4 metres de diàmetre. El gegantisme del James Webb té una utilitat científica, i permetrà recollir més lluminositat d'estrelles llunyanes i proporcionarà una resolució més precisa dels objectes celestes observats. 

Clic per engrandir. La nebulosa de la Quilla, fotografiada pel Hubble. A l'esquerra, la imatge en
l'espectre visible, a la dreta en l'espectre infraroig, permetent així discernir més estrelles. Crèdit: NASA, ESA.

5. El JWST veurà fins a 100 milions d'anys després del Big Bang

El  telescopi espacial James Webb podrà observar una àmplia gamma d'objectes celestes. Mentre que alguns cossos visibles com els planetes del Sistema Solar podran ser fotografiats, els objectius prioritaris del nou telescopi espacial són les galàxies més antigues de l'Univers, que van aparèixer només 100 milions d'anys després del Big Bang, fa més de 14.000 milions anys. Mirar tan lluny en el "passat" hauria de permetre als astrònoms i als astrofísics aprendre més sobre la formació de l'Univers, les primeres estrelles i els sistemes galàctics. Fins ara, un albirament conjunt de Hubble i Spitzer ens va permetre remuntar-nos a una galàxia nascuda 400 milions d'anys després del Big Bang.

Ho he vist aquí.

El telescopi James Webb arriba a la plataforma de llançament a bord d'un coet Ariane 5

Clic a la imatge per engrandir. El coet Ariane 5 d'Arianespace, amb el telescopi espacial James Webb de la NASA a bord, es dirigeix a la plataforma de llançament, el dijous 23 de desembre de 2021, al port espacial europeu, el Centre Espacial Guaianès a Kourou, Guaiana Francesa. El telescopi espacial James Webb és un gran telescopi infraroig amb un mirall primari de 6,5 metres. L´observatori estudiarà totes les fases de la història còsmica, des de l´interior del nostre sistema solar fins a les galàxies observables més llunyanes de l´univers primitiu. Crèdit de la imatge: NASA/Bill Ingalls

El llançament està previst pel dia 25 de desembre de 2021 a les 07:20 AM (hora costa est dels EE.UU.). Podeu seguir el compte enrere des d'aquí.

Podeu accedir al plànol del telescopi espacial James Webb fent un clic aquí. També podeu accedir a la plana web oficial de la missió fent un altre clic aquí.

Ho he vist aquí.

Us presentem a Ameca, el robot humanoide hiperrealista

Les expressions facials d'aquest robot humanoide, però també els seus moviments són increïblement realistes i alhora aterridors.

Clic per engrandir. Aquí teniu a l'Ameca un robot humanoide tan realista que pot arribar a
fer por. Crèdit: Engineered Arts

Afortunadament, la seva pell és grisa i només li cobreix les mans i la cara, i té expressions humanes. Ameca és un robot humanoide tan impressionant com inquietant pel seu realisme. A part d'espectacles com WestWorld o a les pel·lícules, està clar que mai hi ha hagut un robot humanoide tan reeixit com Ameca.

En un vídeo publicat pel seu dissenyador britànic Engineered Arts, es pot veure el robot despertant-se i descobrint meravellat el seu propi cos. Els seus gestos i expressions facials són perfectament fluids.

El robot humanoide, Ameca, mira les seves mans amb expressions humanes que poden causar
certa inquietud. Crèdit: Engineered Arts

Un robot sense Intel·ligència Artificial

Sota aquesta pell sintètica, imaginem un exèrcit d'elements mecànics, sensors i actuadors. Si el robot té un realisme realment impressionant, els seus dissenyadors expliquen que és totalment incapaç d'improvisar. Aquest és un autòmata programable i ni tan sols hi ha un bri d'intel·ligència artificial al seu crani. Segons la firma, però, seria possible parlar a distància a través del robot. Aleshores seria una mena d'avatar robòtic.

Tal com indica el nom del seu dissenyador, és més en l'àmbit de l'art que el robot s'ha d'utilitzar com a "titella". La firma tampoc es troba en el seu primer intent ja que l'any 2013 ja havia presentat un robot humanoide, certament menys realista, que portava el nom de RoboThespian, que significa "actor robot".

 

Ho he vist aquí.

Bones Festes!

L'equip de Sci-Bit us volem desitjar unes Bones Festes i una Feliç nova Òrbita al nostre Sol, que, aquest any sí, esperem que ens torni els petons i abraçades amb els nostres éssers estimats i encaixades de mans amb els nostres amics.

Amb els nostres millors desitjos de pau, salut, felicitat i descobertes.

Clic a la imatge per engrandir. Una preciosa aurora boreal, acompanyada d'unes boniques paraules del nostre poeta Miquel Martí i Pol.

Un nou i prometedor propulsor elèctric de iode supera una prova clau en òrbita

Els propulsors elèctrics que utilitzen iode com a propulsor podrien arribar aviat a moltes naus espacials.

Un nou propulsor elèctric que llança iode ha estat provat amb èxit en òrbita, una fita que podria ajudar a aconseguir motors molt més petits, senzills, barats i de més rendiment per a satèl·lits i naus espacials, segons informa un nou estudi.

 Clic per engrandir. Vista cap avall d'un model de vol amb el sistema de propulsió elèctrica
de iode NPT30-I2 disparant en una càmera de buit. (Crèdit: ThrustMe)

Els coets convencionals utilitzen reaccions químiques per impulsar la propulsió. En contrast, els propulsors elèctrics produeixen empenta mitjançant l'ús d'energia elèctrica per accelerar propulsors com a ions carregats elèctricament lluny d'una nau espacial.  

La propulsió elèctrica genera molta menys embranzida que els coets químics, per la qual cosa és massa feble per llançar una nau espacial des de la superfície de la Terra. Però els propulsors elèctrics són molt eficients en la producció d'empenta, atesa la petita quantitat de propulsor que porten. Això els fa molt útils per a les naus espacials que ja són a l'espai.

Actualment, el gas xenó és el preferit per als propulsors elèctrics. Tot i això, el xenó és escàs, ja que constitueix menys d'una part per cada 10 milions a l'atmosfera terrestre. També és car, ja que costa uns 3.000 dòlars per 1 quilo. A més, el gas requereix voluminosos tancs pressuritzats, així com complexes xarxes de canonades, vàlvules i bombes per transportar-lo per un sistema de propulsió.

Una possible alternativa al xenó que els investigadors han explorat els darrers 20 anys és el iode, el mateix element que sovint s'envasa amb la sal de taula i s'utilitza com a antisèptic. El iode és més barat i abundant que el xenó i es pot emmagatzemar sense pressió com un sòlid que es transforma directament en gas quan s'escalfa, cosa que permet una miniaturització i simplificació significatives. Investigacions anteriors han demostrat que els propulsors elèctrics que utilitzen iode poden ser més eficients. Ara els científics han llançat per primer cop a l'espai un propulsor elèctric a força de iode i han demostrat que pot ajudar a propulsar una nau espacial en òrbita. que els que fan servir xenó en proves a terra.

Tot i això, el iode presenta els seus propis desafiaments quan es tracta de la propulsió. Per exemple, el iode és molt corrosiu, fet que suposa un perill potencial per a l'electrònica i altres sistemes a bord de les naus espacials. A més, les vibracions durant el llançament i el moviment de la nau una vegada en òrbita poden fer que el iode sòlid es trenqui a trossos, cosa que pot danyar el sistema de propulsió, entre d'altres problemes. 

Ara els científics han llançat per primer cop a l'espai un propulsor elèctric a força de iode i han demostrat que pot ajudar a propulsar una nau espacial en òrbita.

Clic per engrandir. Vista lateral d'un model de vol del sistema de propulsió elèctrica de
iode NPT30-I2 disparant en una càmera de buit. (Crèdit de la imatge: ThrustMe)

"Demostrem que el iode es pot utilitzar amb seguretat a l'espai, aportant una opció per als sistemes de propulsió a bord fins i tot de les naus espacials més petites", va dir l'autor principal de l'estudi, Dmytro Rafalskyi, director tècnic i cofundador de l'empresa de propulsió espacial ThrustMe, que té la seu a prop de París.

El nou propulsor elèctric, el NPT30-I2 de ThrustMe, cap en un sol paquet d'uns 10x10x10 centímetres mida i uns 1,2 kg de massa. Va servir com a sistema de propulsió per a un cubesat de 44 lliures (20 kg), el satèl·lit Beihangkongshi-1 operat per la companyia de satèl·lits xinesa Spacety, que es va llançar a l'espai en un coet Long March 6 el 6 de novembre de 2020.

Les estacions de radar a terra van confirmar que el NPT30-I2 va ajudar el satèl·lit en miniatura a maniobrar en òrbita. En total, el nou propulsor va emetre glopades de iode que van augmentar l'altitud del cubesat en més de 3 quilòmetres. 

Les noves troballes demostren que el iode no només és un propulsor viable, sinó que a més pot aconseguir una propulsió gairebé un 50% més eficient que el xenó, degut a factors com que el iode és més fàcil d'electrificar que el xenó. L'empresa ha obert una línia de producció per a aquests nous propulsors i ja n'ha lliurat més de 10 a fabricants de satèl·lits de tot el món, va dir Rafalskyi. 

"El nostre equip, format per uns 10 enginyers i alguns doctors, ha aconseguit una cosa que ha estat un somni de la comunitat de la propulsió durant dècades", va dir Rafalskyi.

Clic per engrandir. Imatge del NPT30-I2. Crèdit: ThrustMe

Per fer front al problema de la corrosió, els científics van desenvolupar ceràmiques i polímers per protegir els components metàl·lics del satèl·lit. Per evitar que el iode es trenqui, el van reforçar incrustant els vidres de iode en un bloc de ceràmica porosa.

"Som pioners en l'ús del iode, però això no vol dir que no animem els altres a passar-se a aquest propulsor", va dir Rafalskyi. "Som molt oberts pel que fa als resultats de les nostres investigacions, i esperem veure com cada cop més fabricants de propulsors es passen al iode". 

El nou propulsor podria ajudar els petits satèl·lits i les grans xarxes de satèl·lits, com la megaconstel·lació Starlink de SpaceX, a fer maniobres a l'espai, com evitar col·lisions, mantenir-se en òrbita i canviar d'una òrbita a una altra. 

"Actualment, la majoria dels satèl·lits més petits no tenen cap opció de propulsió degut a la complexitat, el cost i els riscos associats a l'ús de sistemes de propulsió estàndard", va dir Rafalskyi. "El iode permet una potent propulsió fins i tot per als satèl·lits més petits a causa de les propietats inherents al iode. La maniobrabilitat a l'espai es fa accessible a qualsevol usuari, incloses les universitats i les petites empreses emergents".
 
"En el futur, els investigadors volen ampliar la seva investigació per abastar grans satèl·lits en òrbita terrestre, així com missions a l'espai profund", va dir Rafalskyi.

Els científics detallen les seves troballes al número del 18 de novembre de la revista Nature.

 

Ho he vist aquí.

Blue Origin llança un collaret a l'espai en honor de l'actor de Star Trek Leonard Nimoy

Blue Origin llança un collaret a l'espai en honor de l'actor de Star Trek, Leonard Nimoy, amb la nau New Shepard.

El collaret fet en plata de llei, que portava el símbol LLAP, va pujar en un vol de Blue Origin amb els objectes personals de Laura Shepard Churchley.

 Clic per engrandir. Imatge del collaret. Crèdit: Blue Origin

Quan el capità de Star Trek, William Shatner, (James T. Kirk per a els i les Trekkies), va volar a l'espai a l'octubre, la família d'un dels seus companys de repartiment hi va prestar molta atenció. 

El vol de Shatner el 13 d'octubre amb la nau espacial New Shepard de Blue Origin va inspirar homenatges i discussió a tot el món sobre Star Trek, una sèrie que va incorporar la diversitat al seu marc des del principi. 

La família de Leonard Nimoy, que va interpretar el mig Vulcanià Spock, va dir a Space.com que haguéssin volgut que Nimoy també hagués volat. Malauradament, l'actor va morir el 2015 als 83 anys d'una llarga malaltia anomenada MPOC (malaltia pulmonar obstructiva crònica). Per cert, la família havia fet també abans un documental sobre la malaltia.

El 2016, la filla de Nimoy, Julie, va demanar a un artista (la família vol mantenir l'anonimat d'aquesta persona) que creés un collaret de plata de llei amb el símbol "LLAP", que és Live Long And Prosper (Llarga Vida i Prosperitat), l'eslògan de Spock en nom de la raça alienígena vulcaniana que formava part de la seva ascendència al programa.

El collaret va ser llançat a l'espai el dissabte 11 de desembre amb la nau Blue Origin missió NS-19, amb Laura Shepard Churchley, la filla de 75 anys d'edat d'Alan Shepard. L'Alan Shepard va ser el primer humà de la NASA en realitzar un vol espacial, el 5 de maig de 1961.

Clic per engrandir.  Un collaret amb el signe Live Long and Prosper de Star Trek es va posar
al manifest del vol Blue Origin NS-19. Aquí, Julie Nimoy (filla de l'estrella de Star Trek, Leonard
Nimoy, amb el símbol que es va utilitzar al programa) es mostra amb el collaret en una foto
sense data. Crèdit imatge: Família de Leonard Nimoy.

"Com al seu personatge, el senyor Spock, al meu pare li encantava la ciència i la tecnologia", va dir Julie Nimoy a Space.com, i va afegir que està segura que el seu pare s'hauria unit a Shatner en el vol d'aquest últim, atès que els dos havien estat amics tota la vida.

"No hi ha cap dubte que el pare estava extremadament orgullós del fet que va inspirar a generacions d'astronautes, científics i enginyers cap a les carreres en tecnologia i exploració espacial", va afegir Julie Nimoy. "Estic segura que hauria aprofitat aquesta oportunitat per difondre un missatge durador d'esperança i inspiració perquè tothom visqui i prosperi". 

El collaret, amb l'icònic símbol de la mà "LLAP" famós al món Trekkie, és un article únic i no està disponible a la venda. El marit de Nimoy, David Knight, es va posar en contacte amb Blue Origin poc després del vol de Shatner amb la idea de fer-li un homenatge i va dir que es va sentir honorat al rebre la resposta en qüestió de minuts.

 Clic per engrandir.  Leonard Nimoy utilitza el signe "LLAP" en aquesta imatge sense
data de Star Trek. Crèdit: CBS/Paramount, CBS Broadcasting.

"Ho van veure com una obvietat, ens van respondre molt ràpid i només van dir:"Sí, sí, sí, volem fer-ho", va dir Knight a Space.com. "Ens va fer sentir bé, perquè a Leonard, li encantava això. LLAP era una cosa a la qual estava molt lligat". "I crec que avui dia encara hi te més significat".

La família Nimoy va dir que està contenta de veure que la imatge de Spock s'utilitza per a les campanyes de vacunació i va afegir que està encantada amb les versions més noves de "Star Trek" que s'emeten aquests dies; Discovery. Que compta amb un jove Spock (Ethan Peck), és un dels nous actors favorits de la família, van dir.

Knight va afegir que la família treballa per mantenir la comunitat espacial compromesa amb el símbol de Spock i està entusiasmada amb la recaptació de fons en curs per a un monument a Leonard Nimoy que es planeja al Museu de la Ciència de Boston. L'escultura inclourà un símbol LLAP. Podeu accedir a la campanya fent un clic aquí.

 

Ho he vist aquí.

Gabinet de curiositats: 18 La llàgrima batava, un objecte paradoxal amb superpoders

 

Clic per engrandir. Il·lustració de l'esclat d'una llàgrima batava. Crèdit: Smarter Every Day, YouTube

En aquest nou capítol del Gabinet de Curiositats abordem un misteri de 400 anys que envolta un dels objectes més intrigants del món científic. Poseu-vos els guants i les ulleres de seguretat, feu-vos un bon cafè i som-hi!

"L' honor és com aquesta bombolla de vidre
Que dóna tants problemes als filòsofs,
El tot s'evapora quan es trenca la seva part més petita,
I que trenca els ànims buscant saber per què ”

(Samuel Butler, Hudibras, Part II, Cant II, vers 385-89)

Elegant, exuberant, contra-intuïtiu, l'artefacte que avui ens crida l'atenció probablement mereixeria ser inclòs en el panteó de curiositats científiques. Avar dels seus secrets, el seu funcionament ha estat un misteri durant més de 400 anys. Però, a diferència d'alguns objectes que es conformen amb quedar-s'hi fins que algú aconsegueix revelar la seva màgia, la llàgrima del vidrier no deixa d'oferir als curiosos la seva dosi d'espectacle i d'alegria. 

400 anys de misteri

Els historiadors assumeixen que la llàgrima de vidre es coneix des de l'inici de l'Era Comuna, quan l'Imperi Romà va establir la seva supremacia sobre Europa, el nord d'Àfrica i l'Orient Mitjà. No obstant això, va ser al segle XVII -més precisament l'any 1625- la seva existència està atestada per primera vegada al vidre de Mecklenburg, Alemanya. A França, també se l'anomenen la llàgrima batava, possiblement des que l'ambaixador Pierre Chanut va portar diverses còpies d'Holanda el 1649. Però va ser la seva introducció a Anglaterra pel príncep Rupert del Rin el 1660 el que li va valer el seu sobrenom més durador: La gota del príncep Rupert.

Clic per engrandir. Il·lustració d'una gota del Princep Rupert extreta de l'Account of the
Glass Drops (1661), de Sir Robert Moray. Crèdit: Sir Robert Moray, Royal Society.

Molt ràpidament, aquest curiós objecte atreu l'atenció dels entusiastes de la ciència i dels cercles cultivats que el veuen sovint aparèixer en les obres de literatura i la famosa revista de Samuel Pepys. I per una bona raó! Aquest últim relata com, durant un sopar, un tal Peter Honywood ofereix a l'assemblea una experiència de la qual ha sentit a parlar recentment. Per fer-ho, es produeixen diverses gotes llargues de vidre, probablement d'una polzada de gruix, i caracteritzades per una cua flexible i afilada que no és diferent, diguem-ho simplement, del flagel d'un espermatozoide. Agafant una d'aquestes llàgrimes verdes translúcides, Honywood en trenca intel·ligentment el final, i sota els ulls sorpresos dels convidats, l'objecte es vaporitza en un instant en un milió de partícules brillants. Pepys va comentar: "És un gran misteri per a mi".

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Destin Sandler, autor del
canal de YouTube Smarter Every Day, ha estat fonamental per apropar la llàgrima de
Batava al públic en general. Ho demostra aquí. Crèdit: Smarter Every Dayt, YouTube

Per descomptat, està lluny de ser l'únic interessat en les llàgrimes de vidrier. A Anglaterra, les gotes confiades pel príncep Rupert al rei Carles II es transmeten al seu torn a la Royal Society, fundada un any abans. No triguem a plantejar la paradoxa que fa tan sorprenent el quid de la qüestió d'aquest objecte: mentre que un simple trencament de la cua la fa esclatar en mil trossos, sembla que el cap bulbós resisteix fàcilment els cops d'un martell i a la força de les alicates. També assenyala un detall crucial que no s'entendrà fins molt més tard: en llimant la superfície de la gota, els investigadors noten que aquesta resistència del vidre als assalts del metall s'estén només fins a un cert gruix.  

Robert Hooke lidera la investigació

Un altre científic, el nom del qual potser serà familiar als lectors del Gabinet de Curiositats, també examina la qüestió d'aquestes misterioses gotes i n'inclou diverses il·lustracions a la seva Micrographia. Per descomptat, és Robert Hooke qui, emocionat per aquest enigma, porta a terme diversos experiments per tal d'entendre l'origen del fenomen. Les seves nou pàgines d'observació sobre el tema, de les quals aquí hi teniu un extracte molt breu, ofereixen una visió fascinant del seu enfocament científic molt avançat: "N'he trencat alguns a la intempèrie, trencant amb els dits un trosset de la tija, altres aixafant-los amb una pinça petita; tan bon punt s'havia fet aquesta tasca, tota la gota va volar violentament, amb un so molt penetrant, en multitud de petits trossos, alguns dels quals eren petits com la pols, i es van escampar en totes direccions tan violentament que alguns em van perforar la pell".

Entre els nombrosos experiments que ha dut a terme Hooke, un consisteix a cobrir diverses d'aquestes gotes amb cola i embolicar-les amb pell de peix transparent, per observar què passa quan les peces no poden volar tots els sentits. El pobre científic Adrien Auzout també demanarà a Christian Huygens que li enviï diverses gotes des de La Haia per tal de reproduir l'experiment en si (aparentment els fabricants francesos tenen problemes per produir aquests objectes), però les llàgrimes s'escamparan. Afortunadament, un experiment similar realitzat per un YouTuber amb resina epoxi ens permet apreciar el que Hooke podria haver observat en el seu temps.

Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Tres segles i mig després
de Robert Hooke, jedrek29t captura els patrons de fractura de les llàgrimes bataves amb
resina epoxi com a cola i pell de peix. Crèdit: jedrek29t, YouTube

És precisament gràcies a aquesta empremta conservada en una pell de peix que Hooke aconsegueix copsar, 300 anys abans que ningú, els elements clau darrere d'aquest fenomen. Primer assenyala els motius pels quals diu que són específics dels materials remullats, és a dir, submergits ràpidament en aigua mentre encara estan en estat fos, per refredar-los de sobte. D'altra banda, assenyala que aquest procediment en concret fa que l'exterior de la gota se solidifiqui molt més ràpidament que l'interior, creant un joc de contracció entre aquestes dues superfícies que dóna solidesa a la llàgrima. Assimila el "teixit" de la gota a l'estructura d'un arc i finalment estableix que l'esclat de la llàgrima es deu a la seva elasticitat. Tanmateix com veurem, aquest esperit brillant no podria estar més a prop de la realitat. 

Clic per engrandir. Il·lustració de les llàgrimes bataves i la seva estructura a Micrographia, el
sublim llibre de ciència escrit i il·lustrat per Robert Hooke. Crèdit:  Biblioteca Nacional de Gal·les

Les darreres peces del trencaclosques

De fet, l'any 1920 l'enginyer mecànic Alan Arnold Griffith va publicar el seu treball sobre el camp de l'estrès elàstic, la fractura fràgil i la fatiga dels metalls. Aquest article (ara clàssic, ho assegura l'autor de la seva biografia a la Viquipèdia ), confirma les suposicions de Hooke sobre la propagació d'esquerdes en materials fràgils, però caldrà al tombant del segle XXI que el fenomen estigui totalment dilucidat. El 1994, Srinivasan Chandrasekar, professor d'enginyeria a la Universitat de Purdue, i el seu equip, van filmar les gotes que esclataven amb una càmera d'alta velocitat, capturant gairebé un milió de fotogrames per segon.

Clic per engrandir. Utilitzant fotografia d'alta velocitat, Srinivasan Chandrasekar i els seus
col·legues capturen l'explosió de la llàgrima del príncep Rupert amb un detall sense
precedents. El fet que els fragments semblin borrosos a mesura que la càmera capta prop d'un
milió de fotogrames per segon diu molt sobre la rapidesa amb què es polveritza la gota. Crèdit:
Srinivasan Chandrasekar et al., Universitat de Purdue.  

Observen així per primera vegada la forma en què el vidre es trenca des de la cua fins al cap i dedueixen d'altra banda que, mentre l'exterior de la gota està sotmès a una força de compressió, l'interior està per la seva banda en tensió. Només els queda determinar el mapeig de la distribució d'aquestes forces dins de la llàgrima, que acaben realitzant el 2016 gràcies a la polarimetria. Per tant, intentem ara resumir el que hem après d'aquests quatre segles d'investigació científica.

Clic per engrandir. L'anàlisi de l'estructura de la llàgrima batava gràcies a la llum
polaritzada permet finalment aixecar el vel sobre un misteri que data de quatre segles
enrere. Crèdit: Srinivasan Chandrasekar et al., Universitat de Purdue.

La clau de volta del misteri

Comencem responent a la primera pregunta. Com aguanta els cops de martell el cap d'una llàgrima bàtava -una bombeta de vidre que normalment no fa més de tres o quatre centímetres de gruix en el seu punt més ample? O fins i tot fins a 15.000 newtons de pressió, ens diuen els investigadors (o fins i tot un pes de fins a 68 tones si hem de creure els seguidors de les premses hidràuliques a YouTube). Robert Hooke ja ho havia endevinat: això es deu al procés de remull que participa en el refredament del vidre en dos passos.

Quan es submergeix a l'aigua, l'exterior de la gota es refreda gairebé a l'instant i s'endureix contraient-se sobre si mateixa. Parlem d'estat de compressió. Dins d'aquesta closca però, la pasta de vidre encara està calenta, fluida i sobretot dilatada. Quan aquesta baixa de temperatura al seu torn, també busca contraure's sobre si mateix estirant l'exterior de la gota cap al seu centre. Aleshores parlem d'un estat de tensió.

Clic per engrandir. Una explicació de les forces de tracció i compressió implicades en la
caiguda, il·lustrada amb les explicacions molt útils que ofereix el lloc web de l'Estudiant de
MSE. Crèdit: Emma Hollen, Sci-Bit.  

Si la gota s'hagués deixat refredar a l'aire lliure, la closca exterior, encara prou tova, s'hauria pogut contreure una mica més sota l'impuls del seu cor, dissipant en gran part aquesta tensió. Però, com hem dit, aquest ja és completament rígid quan la capa interior intenta tirar-hi. D'aquesta manera es produeix el que s'anomena estrès residual, un equilibri de forces que en el cas de la gota la fa especialment resistent a les agressions que van de l'exterior a l'interior, però molt fràgil si l'agressió prové de l'interior. De la mateixa manera que un arc es farà encara més fort si us poseu sobre ell, però s'ensorrarà si intenteu empènyer els seus blocs de pedra des de dins de l'arc, d'aquí l'analogia de Hooke!

Clic per engrandir. La secció estructural buida (HSS- sigles en anglès d'acer ràpid) es basa en
un conjunt de tensions residuals per poder suportar càrregues molt grans. Tallar un bloc HSS
amb una serra circular revela com el material vol girar cap a fora. Crèdit: Simiprof  

 A l'arrel del problema

Si heu seguit aquest raonament, entendreu amb força facilitat per què la ruptura de la tija de la llàgrima fa que esclati. Com acabem de dir, un cop de martell a l'exterior de la bombeta només la farà més forta fins a cert punt; però una sola fractura que irradia des de l'interior de la gota cap a l'exterior serà suficient per alliberar les tensions residuals i fer que l'estructura esclati. Tot i que la cua està estructurada de la mateixa manera que la bombeta, és molt més fina i, per tant, molt més fàcil de trencar amb unes pinces o amb la mà. Aquest trencament dóna llavors un punt de partida per al trencament que es propaga a l'interior de la caiguda a una velocitat inimaginable: entre 1.450 i 1.900 metres per segon, més de cinc vegades la velocitat del so! (Nota per a lectors curiosos: la mecànica de fractures és un camp d'estudi per dret propi amb aplicacions molt concretes en la vida cotidiana).

De la mateixa manera que cal alliberar l'elàstic d'una fona per enviar el projectil lluny, l'espectacular alliberament de tensions residuals des del centre de la llàgrima provoca l'explosió tan característica i impressionant que ha convertir la gota de Prince Rupert en una estrella a través dels segles. Un objecte insòlit, delicat i irrompible, etern i efímer que col·locarem amb tota la delicadesa necessària en una de les prestatgeries del nostre Gabinet de curiositats.

Ens veiem d'aquí a pocs dies per un nou capítol del Gabinet de Curiositats. Crèdit imatge superior: nosorogua, Adobe Stock

Veure:

Anterior: 17 Larves de tricòpters vestides d'or

Següent: 19 El tub Nixie

Ho he vist aquí.

Catàleg Caldwell del Hubble. Objecte C36

Clic per engrandir. Imatge de C36. Crèdits: NASA, ESA, i S. Smartt (The Queen's University of
Belfast); Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America)

Aquesta bella imatge del Hubble capta el nucli i alguns dels braços espirals de la galàxia Caldwell 36. També coneguda com a NGC 4559, aquesta galàxia espiral es troba a uns 30 milions d'anys llum de la Terra a la constel·lació de la Cabellera de Berenice. 

Amb una magnitud aparent de 10, Caldwell 36 es pot veure amb un telescopi de mida mitjana. La galàxia és relativament fàcil de localitzar al cel nocturn a causa de la seva proximitat al cúmul estel·lar de Coma (Melotte 111), un grup d'estrelles lligades gravitacionalment amb una magnitud aparent d'1,8. Caldwell 36 va ser descoberta per William Herschel el 1785 i és més fàcil de veure des de l'hemisferi nord a la primavera. Els observadors de l'hemisferi sud han de cercar-la al nord durant els mesos de tardor.

El Hubble va capturar aquesta imatge de Caldwell 36 en longituds d'ona visibles i infraroges utilitzant la seva Càmera Planetària i de Gran Angular 2 (WFPC2). Els astrònoms van realitzar aquestes observacions per ajudar a identificar les ubicacions precises de les explosions de supernoves a la galàxia. Es van observar supernoves a Caldwell 36 el 1941 i el 2019.

El 2016, els astrònoms també van observar un esclat similar al d'una supernova en una estrella variable lluminosa blava (LBV) a Caldwell 36. Les LBV són estrelles massives i supergegants que mostren variacions aleatòries a la seva brillantor i espectre. Aquestes estrelles semblen ser extremadament rares; actualment només hi ha unes 20 estrelles amb aquesta classificació al Catàleg General d'Estrelles Variables (i algunes són discutides). Són algunes de les estrelles més lluminoses que hi ha, i sovint experimenten dramàtics esclats i ocasionalment pateixen violentes erupcions. Durant els "esclats gegants", aquestes estrelles s'il·luminen considerablement i perden massa, cosa que fa que aquestes erupcions es confonguin de vegades amb explosions de supernoves. Com altres estrelles massives, les LBV tenen una vida curta. Evolucionen ràpidament i només brillen durant uns quants milions d'anys.

Clic a la imatge per engrandir. A la part superior central, una imatge terrestre de Caldwell 36 (NGC 4559) del DSS, sigles de Digitized Sky Survey (Estudi digitalitzat del cel) inclou requadres de color que mostren algunes de les àrees apuntades pel Hubble. La imatge de baix a l'esquerra, presa per la Wide Field and Planetary Camera 2 o WFPC2, (Càmera Planetària i de Gran Angular 2) del Hubble, mostra el nucli de la galàxia. A la imatge de la WFPC2, un quadrat taronja més petit defineix l'àrea coberta en una vista encara més propera del nucli de la galàxia presa per la ACS sigles d'Advanced Camera for Surveys (Càmera avançada per sondejos) del Hubble, mostrada a la part inferior dreta. La imatge de dalt a la dreta, també presa per la ACS, mostra un gran complex de formació estel·lar a les afores de la galàxia, així com una galàxia nana (l'objecte borrós i vermellós a prop de la part superior) que podria ser una companya orbital de Caldwell 36. Totes les imatges del Hubble inclouen llum visible i infraroja. Crèdits: Imatge terrestre: Digitized Sky Survey; imatge del Hubble WFPC2: NASA, ESA, i S. Smartt (The Queen's University of Belfast); imatges del Hubble ACS: NASA, ESA, i R. Soria (National Astronomical Observatories of China); Processament: Gladys Kober (NASA/Universitat Catòlica d'Amèrica)

Clic per engrandir. L'Advanced Camera for Surveys (ACS) del Hubble també va capturar una àmplia zona de Caldwell 36 (NGC 4559) en llum visible i infraroja, mostrant estrelles velles a prop del nucli de la galàxia, així com cúmuls d'estrelles joves i blaves més allunyades del centre. La imatge terrestre del Digitized Sky Survey (DSS), situada a la part inferior esquerra, mostra la zona captada per la ACS. El detector ACS utilitza dos xips que se situen a prop, però no exactament al costat, deixant un espai entre les dues meitats de la imatge. Crèdits: Imatge terrestre: Digitized Sky Survey; imatge del Hubble ACS: NASA, ESA i K. McQuinn (Rutgers University); Processament: Gladys Kober (NASA/Universitat Catòlica d'Amèrica).

 

C36 al web de la NASA

Índex del Catàleg Caldwell del Hubble del blog

TESS descobreix un planeta de la mida de Mart però amb la composició de Mercuri

El nou món en ebullició, que gira al voltant de la seva estrella a una distància extraordinàriament propera, és un dels exoplanetes més lleugers trobats fins ara.

La missió TESS ha descobert un planeta de període ultracurt (USP) que a més és superlleuger. El planeta es diu GJ 367 b i orbita la seva estrella en només vuit hores!. El planeta és de la mida de Mart i té la meitat de massa que la Terra, cosa que el converteix en un dels planetes més lleugers descoberts fins ara.

Clic per engrandir. Recreació artística de GJ 367b orbitant al seu Sol. Crèdit: arover.net

Els planetes de període ultracurt són mons petits i compactes que giren al voltant de les estrelles a curta distància, completant una òrbita -i un únic i abrasador any- en menys de 24 hores. La manera com aquests planetes van arribar a tenir configuracions tan extremes és un dels continus misteris de la ciència exoplanetària.

Ara, els astrònoms han descobert un planeta de període ultracurt (USP) que també és superlleuger. El planeta es diu GJ 367 b i orbita la seva estrella en només vuit hores!.

En orbitar una estrella propera que està a 31 anys llum del nostre sol, GJ 367 b està prou a prop perquè els investigadors puguin determinar propietats del planeta que no eren possibles amb els USP detectats anteriorment. Per exemple, l'equip va determinar que GJ 376 b és un planeta rocós i probablement conté un nucli sòlid de ferro i níquel, similar a l'interior de Mercuri.

A causa de la seva extrema proximitat a la seva estrella, els astrònoms estimen que GJ 376 b rep 500 vegades més radiació que la que la Terra rep del Sol. Com a resultat, la part diürna del planeta bull a una temperatura de fins a 1.500 graus Celsius. Sota aquestes temperatures extremes, qualsevol atmosfera important s'hauria evaporat fa temps, juntament amb qualsevol signe de vida, almenys tal com la coneixem.

Però hi ha la possibilitat que el planeta tingui companys habitables. La seva estrella és una nana vermella, o una nana M, un tipus d'estrella que sol albergar múltiples planetes. El descobriment de GJ 367 b al voltant d'una estrella d'aquest tipus apunta a la possibilitat que hi hagi més planetes en aquest sistema, cosa que podria ajudar els científics a entendre els orígens de GJ 376 b i altres planetes de període ultracurt.

"Per a aquesta mena d'estrella, la zona habitable estaria en algun lloc entre una òrbita de dues a tres setmanes", diu el membre de l'equip George Ricker, científic investigador principal de l'Institut Kavli d'Astrofísica i Investigació Espacial del MIT. "Com que aquesta estrella està tan a prop i és tan brillant, tenim moltes possibilitats de veure altres planetes en aquest sistema. És com si hi hagués un senyal que digués: Cerca aquí planetes addicionals!".

Els resultats de l'equip apareixen a la revista Science. L'estudi el van dirigir investigadors de l'Institut de Recerca Planetària del Centre Aeroespacial Alemany, en col·laboració amb un grup internacional d'investigadors, inclosos els coautors del MIT; Ricker, Roland Vanderspek i Sara Seager. 

Proves de trànsit

El nou planeta va ser descobert pel Satèl·lit per a l'estudi del trànsit dels exoplanetes (TESS) de la NASA, una missió dirigida pel MIT, de la qual Ricker és investigador principal. El TESS vigila el cel a la recerca de canvis a la brillantor de les estrelles més properes. Els científics busquen a les dades del TESS els trànsits, és a dir, les caigudes periòdiques de la llum estel·lar que indiquen que un planeta creua i bloqueja breument la llum d'una estrella.  

Durant aproximadament un mes al 2019, TESS va registrar una zona del cel austral que incloïa l'estrella GJ 376. Els científics del MIT i d'altres llocs van analitzar les dades i van detectar un objecte en trànsit amb una òrbita ultracurta de vuit hores. Van fer diverses proves per assegurar-se que el senyal no procedia d'una font "falsa positiva", com una estrella binària eclipsant de primer pla o de fons.

Després de confirmar que l'objecte era realment un planeta de període ultracurt, van observar l'estrella del planeta més de prop, utilitzant el Cercador de Planetes de Velocitat Radial d'Alta Precisió (HARPS). (HARPS), un instrument instal·lat al telescopi de l'Observatori Europeu Austral a Xile.

A partir d'aquests mesuraments, van determinar que el planeta es troba entre els més lleugers descoberts fins ara, amb un radi del 72% i una massa del 55% de la Terra. Aquestes dimensions indiquen que el planeta té probablement un nucli ric en ferro. 

A continuació, els investigadors van reduir diverses possibilitats de la composició interior del planeta i van descobrir que l'escenari que s'ajustava millor a les dades mostraven que un nucli de ferro constituïa probablement el 86% de l'interior del planeta, similar a la composició de Mercuri.  

"Trobem un planeta de la mida de Mart que té la composició de Mercuri", diu Vanderspek, científic principal de recerca al MIT. "Està entre els planetes més petits detectats fins ara, i està girant al voltant d'una nana M en una òrbita molt estreta".

Clic per engrandir. Il·lustració de la NASA del satèl·lit TESS. Crèdit: NASA-Centre
de vol espacial Goddard.

A mesura que els científics continuen estudiant GJ 367 b i la seva estrella, esperen detectar senyals d'altres planetes al sistema. Les propietats d'aquests planetes -com el seu espaiat i orientació orbital- podrien proporcionar pistes sobre com van sorgir GJ 367 b i altres planetes de període ultracurt. 

"Entendre com aquests planetes s'acosten tant a les estrelles amfitriones és una mica una història de detectius", diu Natalia Guerrero, membre de l'equip de TESS. "Per què a aquest planeta li falta la seva atmosfera exterior? Com es va acostar? Va ser un procés pacífic o violent? Esperem que aquest sistema ens doni una mica més d'informació".

Aquesta investigació va ser recolzada parcialment per la NASA.

Ho he vist aquí.

El corrent de gas de Magalhães està 5 vegades més a prop de la Terra i xocarà més ràpidament

El Corrent de Magalhães és el nom que els astrònoms donen a un enorme flux de gas que serpenteja al voltant de la nostra galàxia, la Via Làctia. I avui, els investigadors suggereixen que aquesta estructura podria estar molt més a prop de la Terra del que s'imaginaven. 

Clic per engrandir. El Corrent de Magalhães està format per gas arrancat dels núvols de
Magalhães, dues galàxies nanes properes a la nostra Via Làctia. Investigadors de la Universitat
de Wisconsin (Estats Units) creuen avui que aquest corrent podria estar molt més a prop nostre
del que es pensaven. A la imatge: el Gran Núvol de Magalhães (LMC) en el visible i en
l'ultraviolat. © Axel Mellinger, Central Michigan Univ., NASA.

En el seu petit racó de l'Univers, la nostra galàxia no està aïllada. Va acompanyada de diverses galàxies nanes. Els núvols de Magalhães són els més coneguts d'elles. Es poden observar al cel de l'hemisferi sud. I amb el temps, la gravetat els va arrabassar grans corrents de gas: això és el Corrent de Magalhães.

Aquest corrent, els investigadors hi estan interessats perquè amaga algunes pistes tant de l'evolució passada de la Via Làctia com del seu futur. Un equip de la Universitat de Wisconsin (Estats Units), tenint en compte una nova hipòtesi que avança que aquest corrent està embolicat en una corona de gas calent, ens explica avui com, mentre les galàxies nanes eren capturades per la Via Làctia, el petit núvol de Magalhães va gravitar al voltant del gran núvol de Magalhães en una direcció oposada a la imaginada pels astrònoms, què arqueja el corrent de Magalhães cap a la Terra més que en sentit contrari.

Clic per engrandir. Una visió del gas al "sistema de Magalhães" tal com apareixeria al cel
nocturn. Aquesta imatge, presa directament de les simulacions digitals dels investigadors, ha
estat lleugerament modificada per motius estètics. Crèdit: Colin Legg, Scott Lucchini,
Universitat de Wisconsin  

Part de la història de la Via Làctia per reescriure

Per tant, aquest flux de gas podria estar cinc vegades més a prop de nosaltres del que els astrònoms pensaven anteriorment. S'acosta a uns 65.000 anys llum. De fet, també podria ser fins a cinc vegades més lleuger. I el més important, xocar amb la Via Làctia molt abans del que havien calculat els investigadors. En només uns 50 milions d'anys, després de reabastir la formació de noves estrelles.

Aquest treball també hauria de permetre als astrònoms tenir finalment a les seves mans les estrelles que han estat arrencades de la seva respectiva galàxia amb aquests fluxos de gas que formen el corrent de Magalhães. Perquè si aquestes se'ls hi han escapat des de fa unes dècades, en última instància no és perquè estiguessin massa lluny, i per tant fessin poca llum. Però potser només... perquè no les estaven buscant al lloc correcte.

Ho he vist aquí.