Astrònoms australians acaben de cartografiar el 83% de l’univers observable en només 300 hores.
Aquest nou mapa del cel, que l’agència nacional de ciències d’Austràlia (CSIRO) va descriure en un comunicat com a "mapa de l’univers de Google", marca la realització d’una gran prova per al radiotelescopi australià Square Kilometer Array Pathfinder (ASKAP), una xarxa de 36 antenes arrelades al remot Outback d'Austràlia Occidental. Tot i que els astrònoms utilitzen ASKAP des del 2012 per recórrer el cel per obtenir signatures de ràdio (incloses ràfegues ràpides i misterioses), la gamma completa d’antenes del telescopi mai s’ha utilitzat en un sol estudi del cel, fins ara.
Aprofitant tot el potencial del telescopi, els investigadors van cartografiar aproximadament 3 milions de galàxies al cel sud, segons un document publicat el 30 de novembre a la revista Publications of the Astronomical Society of Australia. Els astrònoms van escriure que fins a un milió d’aquestes galàxies llunyanes podien ser desconegudes fins ara per l’astronomia, i és probable que només sigui el principi. Amb l'èxit d'aquest primer mapa, els científics de CSIRO ja estan planejant observacions encara més profundes en els propers anys.
"Per primera vegada, ASKAP ha treballat la musculatura al complet, construint un mapa de l'univers amb més detall que mai i a una velocitat rècord", va dir en un comunicat l'autor principal de l'estudi David McConnell, astrònom del CSIRO. "Esperem trobar desenes de milions de noves galàxies en futures cartografies".
Clic per engrandir. Vista parcial del camp d'antenes de l'ASKAP. Crèdit: atnf.csiro.au
Molts mapes de tot el cel poden trigar mesos, fins i tot anys, a completar-se. El nou esforç de CSIRO, que han titllat de Rapid ASKAP Continuum Survey, només va trigar unes quantes setmanes a observar les estrelles. Tot i que cadascun dels 36 receptors del telescopi feia grans imatges panoràmiques del cel, una xarxa dedicada de superordinadors va treballar a doble torn per combinar-los. El mapa resultant, que cobreix el 83% del cel, és una combinació de 903 imatges individuals, a on cadascuna conté 70.000 milions de píxels. (Per a una comparació, les càmeres de més alta definició que es venen capturen uns quants centenars de milions de píxels per imatge).
Cadascuna d’aquestes imatges es posarà a disposició del públic a través del portal d’accés a dades de CSIRO, a mesura que els científics analitzin els resultats i planifiquin les seves properes aventures de mapeig del cel.
Clic per engrandir. M106 capturada pel Hubble. Crèdit imatge: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA) and R. Gendler (for the Hubble Heritage Team); Acknowledgment: J. GaBany
Descoberta per Pierre Méchain el 1781.
La brillant galàxia espiral tipus Sb M106 es troba aproximadament a una distància entre 21 i 25 milions d'anys llum. S'està allunyant a 537 km/seg. Alan Sandage sospita que pot ser membre del núvol de l'Óssa Major, una aglomeració dispersa de galàxies que probablement també alberga a M108 i M109, tot i que Tully la llista en el núvol de Coma-Sculptor, i Fouque et.al (1992) en un anomenat grup Canes Venatici II (CVn II) o grup de galàxies M106. Mentre que M106 es classifica usualment com una peculiar espiral "normal" de tipus Sb (o SBP), Tully la classifica com SABbc, i.e. intermèdia entre Sb i Sc, i intermèdia entre normal (S) i barrada (SB).
Atès que el seu pla equatorial està inclinat similarment respecte de la línia de visió, moltes característiques recorden a les que coneixem de la galàxia Andròmeda M31. Tal com esmenta Alan Sandage en l'Atles Hubble de Galàxies, aquesta orientació explica parcialment perquè les línies de pols són tan prominents en aquesta galàxia. Formen una espiral que pot ser ben traçada en la seva brillant regió central fins al nucli. Els braços espirals acaben aparentment en nusos blaus brillants. Aquests nusos són molt probablement cúmuls d'estrelles joves que estan dominats per les seves molt calentes, més brillants i massives estrelles. L'existència d'aquestes estrelles calentes indica que aquestes agrupacions no poden ser molt antigues, ja que aquestes estrelles massives tenen només un període de vida curt, d'uns pocs milions d'anys. Per tant els nusos blaus ens mostren les regions amb recent formació d'estrelles!.
Seguint els braços espirals en el sentit de la rotació, i més conspicu a la dreta de la nostra imatge, hi ha el groguenc romanent d'una braç espiral més antic. El color d'aquest braç indica que les seves estrelles més massives han deixat de brillar fa molt de temps, el color de les restants dóna lloc a l'aparença groguenca verdosa. J.D. Wray ha estimat l'edat de la població estel·lar d'aquest braç espiral fòssil en diversos centenars de milions d'anys.
Des dels anys 50, M106 s'ha conegut per emetre una quantitat molt més gran de radiació de ràdio que de llum visible. El 1943, Carl K. Seyfert havia llistat aquesta galàxia entre aquelles amb un espectre amb una línia d'emissió des del seu nucli, ara denominades Galàxies Seyfert. No obstant això, només uns pocs estudis moderns de les galàxies Seyfert la inclouen, tot i que el seu nucli es classifica com Seyfert 1,9, d'acord amb les dades NED d'aquesta galàxia.
M106 és un dels descobriments de Pierre Méchain, que van ser més tard afegits com objectes addicionals al catàleg de Charles Messier. En el cas de M106, va ser Helen Sawyer Hogg qui la va afegir juntament amb M105 i M107 el 1947, però sembla raonable assumir que ja Méchain havia intentat afegir-la per a una edició futura. William Herschel l'havia numerat com HV.43 quan la va catalogar, el 9 de març de 1788.
El 1995, investigacions amb l'equip del radiotelescopi Very Large Baseline Array (VLA) van mostrar l'evidència que M106 alberga possiblement objectes de matèria fosca, que poden ser traçats a la menor distància possible fins ara del centre: 36 milions de masses solars semblen residir en un volum de al voltant de 1/24 a 1/12 d'any llum de ràdio (27.000-54.000 UA). Aquesta és la concentració de massa més densa mai detectada.
Clic per engrandir. Coneguda com M106, la brillant galàxia espiral NGC 4258 està a uns 30 mil anys llum de diàmetre i a 21 milions d'anys llum de distància cap a la constel·lació dels Llebrers. Les tonalitats grogues i vermelles d'aquesta imatge composta mostra els amplis braços espirals de la galàxia en llum visible e infraroja. Però les dades de raigs X i ràdio (blau i púrpura) revelen dos braços espirals addicionals. Uns braços que no se alineen amb els més familiars traçadors de estrelles, gas i pols. De fet, una anàlisi de les dades de raigs X i ràdio suggereix que els braços anòmals estan compostos de material escalfat per ones de xoc. Detectats en longituds d'ona de ràdio, els potents dolls originats en el nucli de la galàxia probablement impulsin les descàrregues cap al disc de NGC 4258. Aquesta imatge va ser considerada per la NASA el 11 d'abril del 2007 la imatge del dia. Crèdits: Raig-X: Yuxuan Yang (UMCP) et al., NASA, CXC Òptica: DSS / IR: NASA, JPL-Caltech. Ràdio: NRAO, AUI, NSF.
El disc dens al voltant d'aquest objecte actua com un "maser" (Amplificador de microones per emissió de Radiació Estimulada (Microwave Amplifier by Stimulated Emission of Radiation), o també làser de microones). Després l'anell maser nuclear permet una mesura de distància geomètrica, independent d'altres indicadors de distància com les variables Cefeides, donades per James Herrnstein en la seva tesi doctoral (Herrnstein 1997, i NRAO Press Release). Ell va obtenir un valor de distància de 7.3 +/- 0.4 Mpc (23,8 +/- 1,3 milions d'anys llum), ajustat amb les dades de Cefeides disponibles.
El centre actiu també emet raigs, tal com va ser descrit per Brent Tully, Jon Morse, i Patrick Shopbell a Sky & Telescope, nov 1995 (p 20). Això el fa semblant als "motors" centrals en altres galàxies actives.
S'han trobat dos supernoves a M106:
La primera supernova (1981K) va ocórrer a M106 a l'agost de 1981 i va aconseguir la magnitud 16 (el llibre de Kenneth Glyn Jones, a la taula de la pàgina 32, escriu malament "1931K").
La Supernova 2014bc va ser trobada a M106 per l'Observatori Lick Supernova Search (loss) el 20 de maig del 2014 quan ja tenia 40 dies de vida i estava en mag 14.8, aquesta va ser classificada com Supernova Tipus II.
Ahir, les pitjors previsions es van complir. Finalment una de les columnes que suportaven la plataforma científica de l'antena va col·lapsar i es va desplomar sobre la superfície de la parabòlica. Afortunadament no hi han hagut danys personals, però de ben segur que per a tots i totes aquelles que hi han tnigut una mica de relació, l'impacte emocional ha estat fort.
Ara si, donem l'adéu definitiu a una eina astronòmica que va ser un referent durant molts anys. Us adjuntem unes imatges que ha fet públiques el company Jimmy Herrera.
Al nostre Univers, les galàxies es forgen mitjançant col·lisions titàniques. Alguns fòssils que generalment es troben a l'exterior en són testimoni. Però els investigadors acaben de trobar-se amb les restes d’una galàxia al cor de la nostra Via Làctia. Sembla que la col·lisió es va produir fa deu mil milions d’anys.
Hèracles, conegut senzillament una mica més com Hèrcules. És el fill de Zeus, conegut per la seva força i coratge. Probablement és perquè ell també va arribar a la immortalitat que els astrònoms de la Sloan Digital Sky Survey o SDSS (acrònim en anglés de Estudi Digital del Cel Sloan) van optar per donar el seu nom a una galàxia força peculiar. Una galàxia, de la que el seu fòssil acaba de ser vist al cor mateix de la Via Làctia.
Segons les dades dels investigadors, anàlisis detallades de la composició química i els moviments de desenes de milers d’estrelles, Hèracles hauria colpejat la nostra galàxia al principi de la seva història, fa deu mil milions d’anys. Avui dia, es diu que les seves restes representen aproximadament un terç de l'halo esfèric de la Via Làctia.
Tot i la impressionant mida del fòssil, els astrònoms no l'havien observat mai. Perquè les observacions cap a aquesta regió central de la nostra galàxia són difícils. Estan velats per núvols de pols interestel·lar. Però l'objectiu de la col·laboració d'Apogee en què es basa el treball dels investigadors del SDSS, precisament, és mesurar els espectres de les estrelles en l'infraroig proper més que no pas en el visible, ocult per la pols.
"De les desenes de milers d'estrelles que vam examinar, uns quants centenars tenien composicions i velocitats químiques notablement diferents", va dir l'astrònom Danny Horta en un comunicat del SDSS. "Aquestes estrelles són tan diferents que només poden provenir d’una altra galàxia. Estudiant-les en detall, podem rastrejar la ubicació i la història precises d’aquesta galàxia fòssil”.
Recordeu que les galàxies del nostre Univers es construeixen a força de col·lisions. Així doncs els investigadors ja han descobert les restes de diverses galàxies a l’aurèola exterior de la Via Làctia. D'altra banda, es troben rastres de col·lisions més antigues a les regions centrals. Regions enterrades més profundament al disc de la nostra galàxia.
El fet que les estrelles de l'antic Hèracles representin un terç de la massa de l'aurèola de la Via Làctia mostra com aquesta col·lisió devia ser un esdeveniment important en la formació de la nostra galàxia. De fet, possiblement, la nostra és una galàxia encara més excepcional del que pensàvem? Perquè és la nostra, és clar. Però també perquè, en general, se sap que les galàxies espirals tenen infanteses bastant tranquil·les. Potser el "Milky Way Mapper", el nou projecte del SDSS, i les seves mesures dels espectres de deu vegades més d'estrelles, en l'infraroig i en el visible, proporcionin aviat alguns detalls sobre aquest tema.
L'eina, entre altres, i durant molts anys del projecte Seti@Home i un dels protagonistes de la pel·lícula Contact, amb guió de Carl Sagan, es perdrà per sempre. El seu record i totes els descobriments que va fer, segur que seran sempre dins del cor dels aficionats i professionals de l'astronomia. En resum, la il·lustre carrera científica de 57 anys del telescopi Arecibo s'ha acabat.
Clic per engrandir. Poetica imatge d'Arecibo abans dels danys patits aquest 2020. Crèdit: UCF
La National Science Foundation (NSF) donarà de baixa la gegant antena radiofònica de l'Observatori Arecibo després que els danys hagin fet que la instal·lació sigui massa perillosa per reparar-la, va anunciar la mateixa agència el 19 de novembre.
L’anunci es va produir mentre els científics esperaven un veredicte sobre el destí de l’emblemàtic observatori després de danyar-se el complex cablejat que suportava una plataforma científica de 900 tones suspesa sobre la parabòlica. A l'agost, un cable va relliscar pel seu ancoratge, però els enginyers que avaluaven la situació ho van considerar estable; a principis d'aquest mes, es va trencar inesperadament un segon cable, cosa que va deixar el destí d'Arecibo molt més perillós. Després d’examinar tres informes d’enginyeria independents, la NSF, propietària de l'antena, ha decidit que la instal·lació és prou inestable com perquè no hi hagi manera de reparar els danys, i de manera que no posin en perill als operaris.
Clic per engrandir. La gegantina antena del radiotelescopi de l'Observatori de Arecibo va patir greus desperfectes el 10 d'agost del 2020, quan es va trencar un dels cables de suport. Crèdit imatge: Universidad de Florida Central.
"El nostre objectiu ha estat trobar una manera de preservar el telescopi sense posar en risc la seguretat de ningú", ha dit avui en roda de premsa Sean Jones, subdirector de la Direcció de Ciències Matemàtiques i Físiques de la NSF. "Malgrat això, després de rebre i revisar les avaluacions d'enginyeria, no hem trobat cap possibilitat que ens permeti fer-ho amb seguretat. I sabem que un retard en la presa de decisions deixa tota la instal·lació en risc de col·lapse incontrolat, posant en perill innecessàriament les persones i també les instal·lacions addicionals".
"Actualment, el telescopi corre un greu risc de col·lapse inesperat i incontrolat", va dir Ralph Gaume, director de la Divisió de Ciències Astronòmiques de NSF. "Segons les avaluacions de l'enginyeria, fins i tot els intents d'estabilització o de prova dels cables podrien provocar l'acceleració de la fallada catastròfica. Els enginyers no poden indicar-nos el marge de seguretat de l'estructura, però han avisat a NSF que l'estructura es col·lapsarà per si sola".
Tot i que NSF és l'agència més lligada a la instal·lació, la NASA actualment sufraga aproximadament un terç dels costos operatius de l'observatori per finançar les observacions del radar planetari, i en particular dels asteroides propers a la Terra. "Tot i que la NASA no va participar directament en la investigació del que va provocar els danys de l'observatori a l'agost, l'NSF es va comunicar amb els grups d'interès, inclosa la NASA, a mesura que la investigació continuava", van escriure representants de la NASA en un comunicat. "La NASA respecta la decisió de la National Science Foundation de posar la seguretat dels que treballen, visiten i estudien a l'observatori històric per davant de tot".
Clic per engrandir. Foto amb teleobjectiu, cortesia de Phil Perillat, dels danys patits pel @NAICobservatory, degut a la darrera fallada del cable.
Amoïnen els problemes de seguretat
Durant la roda de premsa, els funcionaris van destacar que la decisió es basava en prioritzar la seguretat, no en un reflex del treball científic que Arecibo ha fet durant les darreres dècades o que podria continuar fent en el futur, i que es perdria la ciència que esperava amb la instal·lació.
"Aquesta decisió no té res a veure amb els mèrits científics de l'Observatori Arecibo", va dir Gaume. "Això no és una consideració. Tot és qüestió de seguretat".
El radiotelescopi d'Arecibo i algun dels seus desperfectes. Crèdit. Space.com, NSF.
Gaume va afegir que l'agència treballarà amb els científics que havien planejat utilitzar el telescopi Arecibo i les seves altres instal·lacions per tal de traslladar els projectes d'investigació previstos sempre que sigui possible. No obstant això, la instal·lació era única, sobretot per la seva capacitat de radar, que va ser molt utilitzada per estudiar asteroides propers a la Terra i altres objectes del sistema solar. "Una part de la ciència d'Arecibo es transferirà; d'altres no", va dir Gaume.
Els funcionaris també van subratllar que, si aconsegueixen desactivar el telescopi de manera controlada, la resta d’actius de l’Observatori Arecibo (principalment, el centre de visitants, un instrument de ciència atmosfèrica in situ i una segona eina atmosfèrica a la veïna illa de Culebra, sobreviuran.
Una vista de dron del dany causat a un cable a l’Observatori Arecibo de Puerto Rico capturada després que un segon cable fallés el 6 de novembre de 2020. Crèdit de la imatge: NAIC - Arecibo Observatory, una instal·lació de la NSF.
L'amenaça de col·lapse suposa un desafiament per al seu desmantellament.
Tots dos cables fallits a Arecibo es van connectar a la mateixa torre de suport. Una anàlisi d'enginyeria completada després que el segon cable fallés al novembre va trobar que si fallava un cable més en aquesta torre, anomenat Torre 4, la plataforma col·lapsaria a la parabòlica i probablement provocaria la caiguda de les torres. I com que el sistema de suport per cable ja és tan fràgil, els enginyers no van veure cap manera d’avaluar la situació amb més seguretat i molt menys estabilitzar-la.
Això significa que la situació és prou volàtil com perquè el NSF no pugui garantir que el telescopi es desactivarà de manera controlada. Gaume i Ashley Zauderer, el director del programa de l'Observatori Arecibo de la NSF, van dir que l'agència ha contractat enginyers per desenvolupar un pla per a un desmantellament controlat. La creació d’aquest pla i la recollida de les aprovacions necessàries trigaran diverses setmanes a fer-se.
Els funcionaris també es van negar a donar una idea de com seria aquesta estratègia, tot i que van esmentar la possibilitat de tenir en compte l'ús d'helicòpters o explosius.
Clic per engrandir. Imatge d'Arecibo en ple funcionament. Crèdit: Kate Harkus National Astronomy and Ionosphere Center (Arecibo Observatory) Puerto Rico www.naic.edu/
La gravetat de la situació es deu tant al fet que dos cables ja han fallat, com a la manera en què tres consultories d'enginyeria diferents van quedar sorpresos per la segona fallada. "Les tres empreses expertes que vam introduir no van proporcionar cap aportació ni cap idea que hi hagués un problema", va dir Gaume sobre els cables principals després del fracàs d'agost.
"Crec que és realment lamentable que aquest cable principal fallés abans que tinguéssim l'oportunitat d'estabilitzar les coses", va dir Zauderer.
Clic per engrandir. Un primer pla del cable trencat de l'Observatorio de Arecibo. Crèdit de la imatge: Universidad de Florida Central
Podeu accedir a una galeria d'imatges d'Arecibo al web de Space.com fent un clic aquí.
Clic per engrandir. Imatge del Hubble de M105. Crèdit: NASA, ESA, STScI and C. Sarazin (University of Virginia)
Descoberta per Pierre Méchain el 1781.
Messier 105 (M105, NGC 3379) és la galàxia el·líptica més brillant del grup de galàxies Leo I o M96 i, com a tal, es troba a uns 38 milions d’anys llum de distància. És de tipus E1 i sovint s’estudia com a representant típic de les galàxies el·líptiques; per exemple, a "Color Atlas of Galaxies" de JD Wray afirma: "Aquesta galàxia el·líptica és un estàndard fotomètric per a la distribució de la brillantor superficial" i esmenta la uniformitat del color en tota la gamma de lluminositat.
Les investigacions amb el telescopi espacial Hubble de la regió central de M105 han revelat que aquesta galàxia conté un objecte central massiu d’uns 50 milions de masses solars (imatge inferior).
Clic per engrandir. Aquesta imatge del Hubble dels 5,4 segons d'arc centrals de M105 (NGC 3379) revela detalls sorprenents d'un nucli semblant a un punt brillant i una interessant estructura en forma de banda fosca. Estudis espectroscòpics del HST han demostrat que les estrelles properes al centre de M105 es troben en moviment ràpid al voltant d’aquest centre. El seu moviment és tan ràpid que indica una massa compacta central (forat negre massiu) de 50 milions de masses solars. Crèdit: NASA, ESA, Karl Gebhardt (University of Michigan) and Tod Lauer (NOAO)
M105 és la brillant el·líptica de l'esquerra d'aquesta antiga imatge a baix. A sota i a la dreta del centre hi ha NGC 3384, mentre que la galàxia de la part superior dreta és NGC 3389. Aquest també és l’ordre de dificultat creixent. Tot i que NGC 3384 és probablement un membre del grup Lleó I com a M105, NGC 3389 és probablement un objecte de fons, ja que ens retrocedeix a 1138 km/seg, molt més que M105 amb els seus 752 km /seg, o els altres membres del grup Lleó I a entre uns 450 i 760 km/seg.
Clic per engrandir. M105, imatge del telescopi KPNO de 0.9 metres feta el 5 de febrer del 1996.
Crèdit imatge: AURA/NOAO/NSF
M105 va ser descoberta per Pierre Méchain el 24 de març de 1781, fins i tot 3 dies abans que M101, però per motius desconeguts, encara que probablement previstos, no inclosos a la llista publicada de Charles Messier. Méchain va descriure aquest objecte en la seva carta del 6 de maig de 1783. Aquest objecte addicional va ser inclòs al catàleg Messier per Helen B. Sawyer Hogg el 1947, juntament amb M106 i M107. William Herschel l’ havia observat l’11 de març de 1784 i li va assignar el seu número H I.17.
Clic per engrandir. Messier M104. Galàxia del Barret. Crèdit Imatge: NASA, ESO, NAOJ, Giovanni Paglioli - Processament: Roberto Colombari. Aquesta va ser considerada la imatge del dia 5 de Febrer del 2015 per la NASA
Descoberta per Pierre Méchain en 1781.
La galàxia M104 és, numèricament, el primer objecte no inclòs en el catàleg original de Messier. No obstant això, Charles Messier el va afegir a mà en la seva còpia personal el 11 de maig del 1781, i el va descriure com "una nebulosa molt feble". Va ser Camille Flammarion qui va descobrir que la seva posició coincidia amb la H.I43 d'Herschel, la Galàxia del Barret NCG 4594, i la va agregar a la llista oficial de Messier en 1921. Aquest objecte també va ser esmentat per Pierre Méchain com a descobriment propi en la seva carta de el 6 de maig de 1783. William Herschel el va descobrir de forma independent el 9 de maig de a 1784.
Aquesta brillant galàxia va ser denominada Galàxia del Barret causa de la seva forma. Segons de Vaucouleurs, la veiem des de 6 graus al sud del seu pla equatorial, perfilat per una vora de pols fosca i espesa. Aquesta senda de pols va ser probablement la primera descoberta per William Herschel amb el seu gran reflector.
Aquesta galàxia és de tipus Sa-Sb, i posseeix tant un gran nucli lluminós -com pot observar-se en exposicions més curtes- com uns braços espirals ben definits. També té una insòlita protuberància molt pronunciada amb un sistema de cúmuls globulars extens i ricament poblat, se'n poden comptar diversos centenars en exposicions llargues preses amb grans telescopis.
Fotografies recents de gran profunditat preses des de l'Observatori Anglo-Australià (Anglo-Australian Observatory), evidencien que aquesta galàxia té un halo feble molt extens.
Aquesta galàxia va ser la primera en què es va descobrir un gran corriment al vermell per Vesto M. Slipher a l'Observatori Lowell el 1912, que es correspon amb una velocitat de recessió d'uns 1.000 km/seg (causada per l'efecte Hubble, és a dir, l'expansió còsmica). Era una velocitat massa alta del Barret per tractar-se d'un objecte de la Via Làctia. Slipher també va deduir la rotació de la galàxia.
La galàxia M104 és el membre dominant d'un petit grup de galàxies, el grup M104 o NCG 4594.
Aquesta magnífica captura del trànsit de la EEI per davant de la planeta Mart va ser obtinguda per l'astrònom aficionat Tom Glenn la matinada el dilluns 14 de setembre de 2020. El pas de l'estació espacial per davant del planeta vermell només resultava visible al llarg de una finestra de 100 metres d'ample que passava a nord-est de San Diego, a Califòrnia.
Tot i tractar-se d'un únic frame de vídeo, amb una exposició de tot just 0,35 mil·lisegons, poden advertir-se sorprenents detalls tant de la EEI com de Mart, inclosa l'altiplà de Syrtis Major, la característica més notable en la superfície de la planeta. En aquest moment, la EEI estava desplaçant-se a una velocitat de 7,4 quilòmetres per segon pel que fa a l'observador.
Podeu veure el vídeo complet i més detalls de la imatge a continuació.
Segur que aquesta pregunta us l'heu feta més d'un cop, i de petits probablement us l'han respost i potser ja no ho recordeu. Aquí intentarem refrescar-vos la memòria.
A la nit, el cel és negre. De dia és blau. Això només passa al planeta Terra, l’atmosfera de la qual, amb propietats òptiques especials, difon la llum del sol principalment pel blau.
Clic per engrandir. Crèdit: Lliure difusió.
A la Lluna , el cel és negre: per tant, sigui quina sigui l’hora, un observador pot distingir molt bé la Terra, el Sol i les altres estrelles. Des del nostre planeta, la visió és diferent. El cel és blau o blanc si hi ha núvols, o fins i tot gris si la tempesta no està lluny. Aquests colors es deuen simplement a la presència de la nostra atmosfera, les molècules que la composen absorbeixen determinades longituds d'ona de la radiació solar.
Rayleigh pel blau del cel
Totes les partícules de l’atmosfera són un obstacle per a la radiació solar: la llum es difon en totes direccions. Hi ha dos mecanismes de difusió: un sorgeix de la naturalesa ondulatòria de la radiació solar, l’altre de la refracció dels rajos, vinculada a l’òptica geomètrica.
Si el cel és blau, és a causa de la dispersió de Rayleigh. És caracteritza per la dispersió de la llum per partícules el radi de les quals és molt petit en comparació amb la longitud d’ona de la radiació solar. Segons Rayleigh, la intensitat dispersa és inversament proporcional a la longitud d'ona (per un factor a la potència de quatre). Com més curta és la longitud d'ona de la radiació, més es dispersa. Així, donat que la llum incident és blanca, el blau (amb una longitud d'ona de 400 nm) serà molt més difós a l'atmosfera que el vermell (amb una longitud d'ona de 800 nm).
I Mie pel blanc dels núvols
Les molècules prou petites per permetre el mecanisme de Rayleigh són les molècules de l’aire. Majoritàries a l’atmosfera, per tant, a elles els devem el domini del blau al cel. Tot i això, en presència de gotes d’aigua o aerosols, la difusió de Rayleigh ja no és vàlida. En aquest cas, la difusió de Mie és la vàlida. Això demostra que per a aquestes dimensions de les molècules, la llum dispersa conserva les característiques espectrals de la llum incident. Aquesta és la raó per la qual els núvols són blancs.
I en un altre ordre de coses, el mar és blau, perquè reflexa el color del cel, i no a l'inrevés.
Feu clic a la imatge per engrandir-la. Un imant flota sobre un cuprat en fase superconductor banyat en nitrogen líquid. Els cuprats són superconductors amb alta temperatura crítica i actualment són els més superconductors a temperatures més altes, al voltant de 140 ºK. Són els únics materials que són superconductors a temperatures de nitrogen líquid. Es troben entre els superconductors no convencionals, ja que la seva existència no pot explicar-se amb la teoria estàndard de la superconductivitat. Crèdit: J. Adam Fenster, foto University of Rochester.
A alta pressió, l’hidrogen es torna metàl·lic. L’addició d’àtoms de sofre el pot transformar en un material superconductor. Ja ho sabíem, però el que és nou és que ara els investigadors han aconseguit obtenir aquest estat a gairebé la temperatura ambient; 15 °C, afegint-hi carboni. L’únic inconvenient d’aquest èxit sense precedents amb un superconductor, el sulfur d'hidrògen carbonat, es que s’ha de mantenir a una pressió de diversos milions d’atmosferes!.
Senzilla i amena explicació sobre la superconductivitat. Crèdit: Date un Voltio
Imagineu-vos un món on els diagnòstics mèdics inicials de càncer i ictus obtinguts amb ressonància magnètica siguin tan fàcils i generalitzats com els realitzats per ecografia o per raigs X convencionals. Imagineu-vos un món on el transport d’energia elèctrica no tingui pèrdues, cosa que ajudaria a fer una transició ecològica fluida, i on es pot arribar per exemple, a Pequín des de Kíev (a Ucraïna) en una hora gràcies als trens hipersònics en levitació magnètica que circulen en tubs de buit. Imagineu finalment un món on els tokamaks com Iter, també es faria més eficient gràcies als revolucionaris imants.
Un món així, en el qual una nova revolució en el camp de l’electrònica també podria haver-se concretat amb dispositius menys consumidors d’energia i més eficients, seria possible si descobríssim materials superconductors a temperatura i pressió ambientals, a més, fàcils i econòmics de fabricar, alhora que són mecànicament i químicament robusts.
"Vivim en una societat de semiconductors i, amb aquest tipus de tecnologia, podeu portar la societat a una societat superconductora on mai no necessiteu coses com les bateries" , va dir Ashkan Salamat de la Universitat de Nevada a Las Vegas, coautora amb Ranga Dias, Universitat de Rochester i d'altres col·legues, d'un article prometedor i rotund que acaba de publicar-se a la revista Nature.
Superconductivitat a temperatura ambient, la pista del sulfur d'hidrogen
De fet, els físics anuncien que han obtingut una fase superconductora en un compost simple basat en sulfur d’hidrogen H2S que s’ha barrejat amb metà CH4. Es bat el rècord de temperatura, ja que la temperatura crítica per sota de la qual s’obté aquesta fase, on l’electricitat pot circular sense resistència gràcies als efectes quàntics, només és de 15 °C.
Però no tot és de color de rosa, perquè les pressions necessàries per obtenir la superconductivitat són de l’ordre de 2,6 milions d’ atmosferes. De moment, per tant, només és una curiositat de laboratori. No obstant això, es pot pensar que és un estímul addicional per seguir la pista dels superconductors exòtics que permetria les revolucions tecnològiques de què es parlava anteriorment.
Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del video. Crèdit: University of Rochester
Aquesta gesta no és completament una sorpresa i, de fet, dóna esperances addicionals. Per entendre-ho, recordem primer que la superconductivitat es va descobrir fa més de 100 anys, el 8 d’abril de 1911. Va fascinar a molts físics, com Vitaly Ginzburg i Pierre-Gilles de Gennes, i va donar lloc a l'atribució de diversos premis Nobel com el de Lev Landau.
Resulta que el 1935, un altre premi Nobel de física d’origen hongarès, Eugene Wigner, tenia la seva famosa predicció de l’existència a altes pressions d’una fase metàl·lica d’ hidrogen, juntament amb el seu col·lega el físic nordamericà Hillard Bell Huntington. Des de finals de la dècada de 1960, un famós físic d'estat sòlid, el britànic Neil William Ashcroft, va arribar a la conclusió que l'hidrogen metàl·lic no només podia ser un superconductor, sinó que podia romandre en condicions de temperatura i pressió ambiental perquè és metaestable .
Recordem que el diamant és un exemple ben conegut del fenomen de la metastabilitat, ja que s’obté a partir de grafit que inicialment estava a altes pressions i altes temperatures, com les que existeixen a més de 150 quilòmetres dins de la Terra. Tot i això, roman com a diamant a la superfície terrestre fins i tot milers de milions d’anys després de la seva formació, tret que es torni a escalfar a altes temperatures.
A la recerca d’un superconductor metastable a temperatura ambient
La recerca d’aquest sant grial d’hidrogen metàl·lic superconductor a temperatura ambient s’ha dut a terme des de fa temps i, a principis de 2020, s’havia assolit una fita significativa en aquesta carretera, tal com explicava Futura en un precedent. article sobre l’anunci de l’èxit d’un equip francès format per Paul Loubeyre i Florent Occelli, dos investigadors del CEA (Commissariat à l’Energie Atomique et aux Énergies Alternatives) i Paul Dumas, investigador emèrit del Institut de Química del CNRS, secundat al Sincrotró Soleil.
Els seus resultats, publicats també a la revista científica Nature, es referien de fet a l'obtenció d'una fase metàl·lica d'hidrogen per primera vegada i d'una manera que sembla indiscutible per als tres investigadors. En la seva entrevista, Florent Occelli ens va explicar aleshores que, d’una banda, ell i els seus col·legues havien obtingut hidrogen molecular i encara no realment hidrogen metàl·lic, però que a més, no havien demostrat encara que era superconductor.
Quan li vam demanar que confirmés que hi havia compostos basats en l'hidrogen que són superconductors a altes pressions, el físic va respondre: "Sí, com el sulfur d'hidrogen (H2S) i en particular hidrur de lantà (LaH10), però aquests compostos no són metastables i, per tant, no continuen sent superconductors a pressió ambiental. Hi ha raons per creure que es necessita almenys un compost binari amb hidrogen, és a dir, hidrurs metàl·lics amb almenys dos tipus d’elements metàl·lics associats a àtoms d’hidrogen. Es tracta d’un camí de recerca que s’està explorant actualment, sobretot perquè els hidrurs ja obtinguts són superconductors a pressions inferiors a les de l’hidrogen metàl·lic i que avui són força fàcils de produir ”.
Els físics nord-americans van procedir, com en el cas dels seus col·legues francesos, a fer el seu descobriment, precisament amb un compost d’hidrogen binari que van comprimir mitjançant una premsa d’enclusa de diamant.
