Les imatges que es poden obtenir gràcies a l'estrioscòpia o fotografia Schlieren són molt estranyes. Aquest procés permet demostrar la compressió de l’aire o altres fluids en temps real. Descobriu en el vídeo aquesta sorprenent tècnica, àmpliament utilitzada en aeronàutica.
El fenomen presentat en aquest vídeo es basa en variacions de la densitat de l’aire. Quan escalfeu un gas, s’expandeix i, quan la llum hi passa, es refracta allà on l’aire canvia de temperatura. El fenomen és el mateix que pateix un raig de llum que passa de l’aire a l’aigua, amb diferents índexs de refracció. De manera pictòrica i en aquest experiment, l’objectiu de l’estroscòpia és eliminar la llum que ha estat desviada per un aire més càlid.
La instal·lació funciona de la següent manera: un raig de llum es dirigeix cap a un mirall còncau que després el reflecteix en una càmera o una càmera. Es col·loca una fulla d’afaitar davant de l’objectiu, just on els rajos de llum es concentren pel mirall còncau: el focus de la imatge. A continuació, col·loqueu una font de calor davant del mirall. Quan la llum passa per l’aire càlid, es refracta i no segueix el mateix camí que en l’aire més fred. La fulla d’afaitar col·locada davant de la càmera bloqueja la llum difractada per l’aire calent i apareix en negre a la imatge, cosa que permet ressaltar-la.
Clic per engrandir. En aquesta imatge, podem veure com la fredor del gelat, recordem que l'aire fred és més dens que el calent i tendeix a caure, refreda l'aire del seu voltant i aquest es precipita cap avall a la imatge. Crèdit YouTube.
Clic per engrandir. Localització al cel i classificació d'alguns dels objectes Caldwell, feu clic per accedir al mapa interactiu. Exploreu els objectes del catàleg Caldwell del Hubble en el cel nocturn. Per explorar el mapa del cel de Caldwell, desplaceu-vos, feu doble clic i feu lliscar per fer zoom. Passeu el ratolí per sobre d'una icona per veure l'objecte, feu clic per apropar-se i torneu a fer clic per obtenir una vista detallada. Crèdit: NASA
Al segle XVIII, l'astrònom francès Charles Messier va recopilar una llista de més de 100 objectes còsmics que podrien enganyar als seus companys caçadors d'estels fent-los creure que havien descobert nous estels. Des de llavors, aquests punts borrosos en el cel s'han revelat com galàxies llunyanes, cúmuls d'estrelles i nebuloses, i el catàleg Messier va esdevenir una guia per localitzar objectes còsmics visualment impressionants.
En la dècada de 1980, un anglès anomenat Sir Patrick Moore va elaborar una llista addicional per destacar més meravelles còsmiques visibles per als astrònoms aficionats. A diferència del Catàleg Messier, que només presenta objectes visibles des del lloc d'observació de Charles Messier a Europa, el catàleg Caldwell de Moore inclou cossos celestes que es troben tant en el cel de nord com en el de sud. El catàleg consta de 46 cúmuls estel·lars, 35 galàxies i 28 nebuloses, és a dir, 109 objectes en total. Moore va evitar intencionadament incloure cap dels objectes Messier al seu catàleg, amb l'esperança d'ampliar els horitzons còsmics dels seus companys astrònoms aficionats. Des dels núvols de gas i pols propers que queden de les estrelles moribundes fins a les galàxies remotes que es van formar fa milers de milions d'anys, el Catàleg Caldwell està ple de sorprenents capricis celestes.
Clic per engrandir. Mentre que el catàleg Messier es limita als objectes celestes visibles des de l'hemisferi nord, el catàleg Caldwell abasta tot el cel. Aquest mapa de tot el cel mostra la ubicació de tots els objectes Caldwell. Crèdits: Jim Cornmell (CC BY-SA 3.0)
Tot i que el telescopi espacial Hubble no ha pres imatges de tots els objectes del catàleg Caldwell, n'ha observat 98 d'ells fins a l'agost de 2020. Aquí s'inclouen les imatges processades de 87 objectes Caldwell. És possible que en el futur s'afegeixin més imatges al Catàleg d'objectes Caldwell del Hubble.
Algunes de les imatges del Hubble són primers plans d'una regió particularment interessant d'un objecte en lloc de captar-íntegrament. Això es deu al fet que el Hubble proporciona vistes d'alta resolució però de regions relativament petites de cel. A vegades l'objecte astronòmic complet no cap en la vista del Hubble, i els científics que realitzen les observacions no sempre necessiten veure l'objecte complet per als seus estudis.
Altres imatges del Hubble dels objectes Caldwell tenen una inusual forma d'escala en la qual una vora de la imatge apareix tallada o desapareguda. Aquestes imatges van ser preses amb la Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2), que va estar en funcionament entre 1994 i 2009. La WFPC2 estava formada per quatre detectors de llum amb camps de visió superposats, un dels quals donava un augment més gran que els altres tres. Quan es van combinar les quatre imatges en una de sola, va ser necessari reduir la mida de la imatge de major augment perquè s'alineés correctament. Això va produir una imatge amb una disposició que semblava esglaonada.
Clic per engrandir. Aquesta imatgede Caldwell33i34, conegudescol·lectivament comla Nebulosa del Vel,demostral'alta resolució del Hubbleperò el seupetitcamp de visió.La imatgegran va serpresa per untelescopiterrestre,mentre que els tres requadressón vistesproperesdel Hubble.Crèdits:NASA,ESA, la col·laboració HubbleHeritage(STScI/AURA)/Hubble,i elDigitizedSkySurvey2 (DSS). Agraïments: J.Hester(ArizonaStateUniversity)i DavideDeMartin(ESA/Hubble)
En l'actualitat, el Hubble compta amb dues càmeres principals per captar imatges del cosmos. Denominades Cambra Avançada de Sondejos (ACS) i Cambra de Gran Angular 3 (WFC3), treballen juntes per proporcionar magnífiques imatges de camp ampli en una àmplia gamma de longituds d'ona. Les observacions en llum visible del telescopi ens permeten veure els objectes còsmics en les longituds d'ona de la llum que veiem amb els nostres propis ulls, però amb un nivell de detall molt més gran. Les observacions en l'infraroig amplien la nostra visió, detectant la llum de menor energia que la que poden veure els nostres ulls i apuntant a través de les capes de pols per obtenir imatges d'alguns dels objectes més febles i llunyans descoberts fins ara. La visió ultraviolada del Hubble amplia la nostra visió en la direcció oposada, obrint una finestra a l'univers en evolució i permetent-nos albirar alguns dels esdeveniments més violents del cosmos.
Mentre que el Hubble proporciona imatges amb un detall exquisit, els objectes Caldwell es poden observar amb modestos telescopis terrestres, encara que alguns són objectius més difícils que altres. El catàleg inclou molts objectes de cel profund que són prou brillants com per ser vistos amb prismàtics i uns pocs que són visibles a simple vista. Independentment de l'instrument d'observació, els objectes Caldwell són rics en història, plens de ciència i divertits d'observar.
Les pàgines del Catàleg que anirem afegint, contenen algunes de les millors imatges del Hubble dels objectes Caldwell preses fins ara. Aquesta col·lecció s'ha reunit perquè els astrònoms aficionats puguin comparar el que veuen amb el que veu el Hubble, permetent veure detalls més fins de cadascun dels objectes.
Per saber més sobre el catàleg Caldwell del Hubble i algunes de les imatges que conté, mireu aquest vídeo. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo.
Clic per engrandir. Perquè el camp magnètic de la Terra s'inverteix esporàdicament?. Crèdit: marcel, Adobe Stock
Qui no ha jugat de nen a ser un explorador intentant orientar-se amb una brúixola? Des del segle XV, la propietat d’orientació d’aquestes petites agulles magnètiques són navegadors ben coneguts. Reflecteix l’existència d’un camp magnètic terrestre que, a més de proporcionar un mitjà d’orientació fiable, protegeix la Terra i la seva biosfera de la radiació solar. No obstant això, el camp magnètic de la Terra està lluny de ser estable. De fet, els pols magnètics no són fixos i la seva posició canvia amb els anys fins que s’inverteixen.
Vent solar: la Terra protegida pel seu camp magnètic. Les tempestes del Sol projecten a l’espai partícules molt energètiques que els astronautes poden veure amb els ulls tancats. Si no ens arriben és perquè el camp magnètic de la Terra (magnetosfera) ens protegeix del vent solar. Descobriu amb el vídeo com funciona aquest sorprenent escut. Crèdit: Futura-Sciences
Aquests episodis d’inversió del camp magnètic, quan el pol nord es converteix en el pol sud i viceversa, s’han produït centenars de vegades en la història de la Terra. Però, per què el camp magnètic s'inverteix esporàdicament? Quin és l'origen i la força motriu d'aquestes inversions?
Què és el camp magnètic terrestre?
Imagineu-vos un imant dipol gran situat al centre de la Terra. Les línies magnètiques de força creades representen el que s’anomena camp magnètic terrestre. Aquestes línies de força tallen la superfície de la Terra amb un angle que varia amb la latitud. "Entren" verticalment en un punt anomenat "pol magnètic nord" i surten de la mateixa manera pel pol magnètic sud. A l’equador magnètic, les línies del camp són horitzontals. Actualment, l’eix magnètic està desplaçat respecte de l’eix de rotació de la Terra, cosa que significa que els pols magnètic i geogràfic no coincideixen. El pol magnètic nord es troba actualment a Sibèria i el pol sud a Adelie Land, davant de l'Antàrtida.
Inversions del camp magnètic al llarg del temps
A principis de la dècada de 1900, els científics van descobrir que les roques d’origen volcànic tenien diferents direccions d’imantació. Algunes mesures van indicar la magnetització en la mateixa direcció que el camp magnètic actual, altres van indicar una magnetització totalment oposada, creant "anomalies magnètiques". D’aquestes observacions va néixer la idea que el camp magnètic de la Terra es pot revertir esporàdicament. Aquesta hipòtesi s’ha recolzat al llarg del temps i actualment hi ha escales de polaritat magnètica que identifiquen i daten les diverses inversions que s’han produït durant la història de la Terra.
Aquestes escales defineixen períodes de polaritat "normals" quan el camp mesurat és el mateix que l'actual i períodes de polaritat "inversa" quan el camp mesurat es troba en la direcció oposada. Està clar que les inversions no són ni regulars ni d’igual durada. Els intervals de temps corresponents a una polaritat estable (normal o inversa) s’anomenen crons i es numeren a partir de l’actual (C0). La durada de cada cron és extremadament variable, i va des de menys d’un milió d’anys fins a diverses desenes de milions d’anys (llavors parlem d’un supercron). La seva freqüència també és molt caòtica. Així, el camp magnètic s’ha invertit unes 300 vegades durant els darrers 200 milions d’anys. L’última inversió es va produir fa 773.000 anys.
L’origen de les inversions del camp magnètic terrestre
Gràcies a les mesures, observem que els pols no estan estacionaris i es mouen. Durant els darrers vint anys, el pol nord ha migrat diversos centenars de quilòmetres i actualment es mou al voltant de 55 km/any. En canvi, el pol sud només es mou 10 km/any. Aquestes variabilitats, que signifiquen que els dos pols magnètics no estan necessàriament situats a les antípodes, estan vinculades a la dinàmica complexa del camp magnètic, que no només és dipolar, sinó que té components multipolars. Aquesta multipolaritat està lligada als moviments del ferro líquid dins del nucli terrestre. Les pertorbacions del nucli poden modificar les estructures convectives i provocar l'aparició de bucles magnètics secundaris que s'afegeixen al dipol principal. Aquest component multipolar seria capaç de debilitar temporalment el dipol terrestre, cosa que conduiria a una inversió completa del camp magnètic o bé a un restabliment dels pols a la seva posició original després d’un període d’excursió.
Just abans d’una inversió els pols magnètics doncs, semblen seguir trajectòries complexes i sinuoses a la superfície de la Terra, en associació amb una dràstica disminució de la intensitat del camp magnètic, però sense que desaparegui completament. No obstant això, els mecanismes precisos associats a la inversió del camp magnètic encara són poc coneguts i, en particular, l’origen de les pertorbacions al nucli terrestre. Sembla que en tots els casos es produeix una inversió en un interval de temps relativament curt, de 1.000 a 20.000 anys com a màxim.
Per tant, l’acceleració actual del moviment del pol nord magnètic és sinònim d’una inversió a curt termini? Res no és menys segur, el pol sud es manté relativament estable. En qualsevol cas, l’estat actual del nostre coneixement no ens permet predir quan tindrà lloc la propera "excursió" o inversió.
El Perseverance aconsegueix l’aterratge més precís de la història de la NASA en un altre planeta, gràcies a un nou sistema d'aproximació.
Clic per engrandir. Recreació artística que ens mostra el Perseverance dins les urpes del SkyCrane. Crèdit: NASA, JPL-Caltech
Quan s’acostaven a la superfície de la lluna, els astronautes de la NASA van navegar amb la vista. Per al Perseverance, el rover que ha aterrat a Mart, ha estat una mica el mateix. Llevat que, per descomptat, no hi ha cap astronauta a bord. Però un sistema automatitzat que compararà en directe les fotos que farà del terreny amb mapes pre-enregistrats per determinar la seva posició amb gran precisió.
Podeu triar l'idioma de la subtitulació a la configuració del vídeo. Aquesta recreació en vídeo mostra els esdeveniments clau durant l'entrada, el descens i l'aterratge que s'han produït quan el rover Perseverance de la NASA ha aterrat a Mart ahir, 18 de febrer de 2021. En el lapse d'uns set minuts, la nau espacial ha reduït la seva velocitat des d'unes 12.100 mph (19.500 km/h) del cim de l'atmosfera marciana fins a unes 2 mph (3 km/h) en el moment de l'aterratge en una zona anomenada cràter Jezero. Perseverance buscarà indicis d'antiga vida microbiana a Mart, recollirà i emmagatzemarà roca marciana i regòlit, caracteritzarà la geologia i el clima del planeta i prepararà el camí per a l'exploració humana del Planeta Vermell. Crèdit: NASA/JPL-Caltech
Després d’un viatge de gairebé set mesos pel Sistema Solar, el rover Perseverance de la NASA ha arribat a Mart, aquest dijous, 18 de febrer de 2021, i ho ha fet al cràter Jezero. I si la ubicació es va escollir pel seu gran interès científic (es creu que va albergar el delta d'un riu), les seves característiques no el convertien en el lloc més segur per aterrar al planeta vermell.
El cràter té una amplada de 45 quilòmetres, però la roca més petita, el turó o la duna més petita, i fins i tot les parets del cràter podien haver conduit tota la missió del Perseverance a un final anticipat. Per evitar-ho, els enginyers de la NASA han desenvolupat un sistema de navegació únic. Es basa en un sistema de visió, el LVS per a Lander Vision System (Sistema de visió de l'aterratge), la tasca del qual serà fer fotografies del cràter en temps real. La tecnologia anomenada TRN per a Terrain Relative Navigation (Navegació relativa al terreny) serà l’encarregada de comparar aquestes imatges amb els mapes pre-enregistrats de la zona d’aterratge per guiar el rover i evitar que tingués mals encontres.
Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. La missió Mars 2020 s'ha enfrontat a l'aterratge més difícil fins ara al planeta vermell. Ha aterrat el 18 de febrer de 2021 al cràter Jezero, una extensió de 28 milles d'ample (45 quilòmetres d'ample) plena de penya-segats escarpats, camps de roques i altres obstacles que podrien atrapar l'aterratge. Una nova tecnologia, anomenada Navegació Relativa a el Terreny (TRN), ha permès a la nau evitar els perills de forma autònoma. És el més semblant a tenir un astronauta pilotant la nau, i la tecnologia beneficiarà a la futura exploració robòtica i humana de Mart. Crèdit vídeo: NASA-Jet Propulsion Laboratory
Els enginyers de la NASA afirmen que el sistema és capaç de determinar la posició del rover en aproximar-se al sòl amb una precisió de 60 metres o menys. També calculaven que les probabilitats d’èxit eren del 99%.
Nombroses proves per assegurar l'èxit de la missió
I aquesta confiança la deuen auna bateria de proves realitzades a la Terra abans d’enviar el rover a Mart. Primer al laboratori. “Aquí és on provem totes les variables que podem: buit, vibracions, temperatura, etc. A continuació, modelem diversos escenaris per assegurar-nos que el sistema es comportarà com s’espera independentment de les condicions: un dia assolellat, un dia fosc, un dia de vent, etc". Diu Swati Mohan, el gerent del sistema de navegació, en una declaració del JPL de la NASA.
Malgrat això, per molt ben preparat que estigués, els enginyers de la NASA reconeixen que el desembarcament de Perseverance al planeta vermell, el 18 de febrer de 2021, prometia ser perillós. “La vida sempre ens reserva algunes sorpreses. Hi serem per assegurar-nos que tot surti segons el previst. Però no considerarem el partit guanyat fins que el rover no ens enviï el missatge: "He aterrat i estic en terreny estable", concluia Swati Mohan abans del aterratge.
Clic a la imatge per engrandir. Els membres de l'equip de l'explorador de Mart Perseverance de la NASA observen en el control de la missió com arriben les primeres imatges moments després que la nau espacial aterri amb èxit a Mart, el dijous 18 de febrer de 2021, en el Laboratori de Propulsió a Raig de la NASA a Pasadena, Califòrnia. Un objectiu clau de la missió de Perseverance a Mart és l'astrobiologia, incloent la recerca de signes de vida microbiana antiga. El rover caracteritzarà la geologia i el clima de la planeta en el passat, prepararà el camí per a l'exploració humana del Planeta Vermell i serà la primera missió a recollir i emmagatzemar roca i regòlit marcians. Crèdits: NASA / Bill Ingalls.
Et convidem a veure el vídeo íntegre de la retransmissió des del CCCB, realitzat en directe, de l'aterratge del Perseverance a Mart amb els comentaris de Guillem Anglada, Mariona Badenas, Ignasi Casanova i Miquel Sureda, a continuació;
Descobreix la sorprenent història de Tycho Brahe en aquest primer capítol del Gabinet de Curiositats. Col·lecció Castell Skokloster.
Encetem amb aquest post un Gabinet de curiositats que esperem us entretinguin. Us donem la benvinguda a aquesta primera visita al Gabinet de Curiositats i posa’t còmode. Avui és un nas artificial de fa quatre segles i mig que esperem cridi la teva atenció. Duels, una illa misteriosa, un laboratori secret, un nan endevinador i alces punxeguts: aquesta història té tots els ingredients per agradar.
És definitivament un element curiós: El nas de Tycho Brahe és un tema de controvèrsia entre els investigadors. I si no heu escoltat mai el nom de l'aristòcrata danès, prepareu-vos per a un divertit viatge, perquè anireu a conèixer un dels personatges més intrigants del segle XVI.
"... hauria de ser amputat immediatament!"
L’astrònom, alquimista i astròleg, Tycho Brahe, hereu de famílies riques, va néixer el 1546, en un moment en què la ciència i el misticisme encara lluitaven per distingir-se una de l'altra. L’alquímia, una pràctica nebulosa i de vegades capritxosa, es troba a mig camí entre la màgia, la química i l’astrologia... bé, l’astrologia no ha estat mai una ciència. Tot i això, Tycho Brahe es descrit com un dels pioners de l'astronomia moderna, una ment impulsada per la recerca de fets empírics i mesurables. També té un temperament ardent que el va convertir en una personalitat notòria des dels seus anys universitaris i li va costar, a l'edat de 20 anys, un fragment de la seva anatomia.
El 29 de desembre de 1566, Tycho efectivament en un duel amb el seu cosí llunyà Manderup Parsberg, amb qui va sorgir una discussió dues setmanes abans. El seu biògraf Pierre Gassendi va escriure un segle més tard: «Eren cap a les set de la tarda i era fosc. Parsberg va fer a Tycho un tall al nas que li va arrencar la major part del seu davant. Tycho tenia un nas artificial fet, no de cera, sinó d’un aliatge d’or i plata , que mantenia al seu lloc tan hàbilment que semblava un nas real. Wilhelm Janszoon Blaeu, que va passar gairebé dos anys amb Tycho, també va informar que portava amb ell una petita caixa que contenia una pasta o algun tipus de cola amb què sovint es cobria el nas".
Les anàlisis realitzades el 2010 sobre les restes del nostre protagonista van revelar rastres de coure i zinc que suggerien un aliatge d’una altra naturalesa, probablement de llautó. Tot i que molts articles volen suggerir que l’astrònom va perdre tot el nas per l’incident i que va ser substituït per una pròtesi d’or, els nombrosos retrats fets pels seus contemporanis indiquen que només el pont del nas hauria estat danyat (i en realitat, siguem sincers) que la seva substitució hauria estat pintada del mateix color que la resta de la cara del portador.
Aquesta no és l’única "extravagància" que caracteritzarà Tycho Brahe al llarg de la seva vida. El 1576, el rei Frederic II de Prússia li va oferir l'illa sueca de Ven i molts recursos per construir Uraniborg, l'observatori dels seus somnis. Construcció digna d’una producció de Terry Gilliam, el castell albergà un laboratori subterrani en què l’alquimista combina les pols i les plantes dels seus jardins. Es diu que un nan clarivident anomenat Jepp el feia companyia (amb la majoria de vegades assegut sota la taula durant els àpats), així com un alce domèstic, amb la majoria de vegades assegut amb els convidats per gaudir del seu millor entreteniment. Malauradament, aquest últim va tenir una breu existència, condemnat a morir en un accident per les escales després de beure massa cervesa; segons Gassendi.
Fins i tot la mort d’aquesta figura extravagant continua envoltada de misteri. Delirant, febril, incapaç d’orinar, Brahe va de la vida a la mort després de diversos dies d’agonia sense que ningú aconseguís realment identificar la causa de la seva sobtada marxa. Alguns investigadors postulen que l'astrònom es va abstenir d'orinar massa temps en companyia de membres de la família reial. L'explosió de la bufeta hauria donat lloc a una sèpsia que després li hauria fet un feina ràpida. Tot i això, el jurat encara no està al cas, amb algunes troballes recents que suggereixen que l’estat general de salut d’aquest home, conegut pel seu sobrepès i el seu baix nivell d’ànim, podria haver estat la causa d'un coma hiperosmolar hiperglucèmic o cetoacidosi alcohòlica. De totes maneres, la memòria de Tycho Brahe encara marca records i el seu llegat científic en l’astronomia.
Clic per engrandir. Recreació artística de la vista del sistema TOI-178 des del planeta més llunyà. Es basa en el coneixement dels paràmetres físics dels planetes i de l’estrella observats i utilitza una extensa base de dades d’objectes de l’Univers. Crèdit: ESO / L. Calçada.
Les característiques de les òrbites dels planetes, així com les seves masses i mides, són fòssils de la cosmogonia i de l’evolució dels sistemes planetaris. El fenomen universal conegut com a ressonància orbital es troba tant en el món dels exoplanetes com en el del Sistema Solar. En el cas de l'estrella TOI-178, deixa els planetòlegs perplexos i el seu seguici d'exoplanetes suggereix un qüestionament parcial dels models.
Fa gairebé quatre segles, just després del descobriment del telescopi astronòmic per Galileu el pare de la física moderna, va revelar amb aquest instrument l'existència de quatre punts lluminosos que es mouen al voltant de Júpiter. Es va adonar uns mesos més tard (març del 1610) que devien ser els equivalents de la Terra a la nostra Lluna. Aquests mons, coneguts habitualment com a llunes galileanes, havien estat descoberts de manera independent, al mateix temps, per l'astrònom alemany Simon Marius. Els va donar els seus noms actuals, derivats dels amants de Zeus, a proposta de Johannes Kepler. Per tant, són Io, Europa, Ganimedes i Cal·listo per ordre de distància creixent de Júpiter.
Els avenços en els rellotges mecànics i la proliferació d’astrònoms amb lents i telescopis cada vegada més potents van permetre descobrir que els períodes orbitals dels tres satèl·lits interiors estaven units per un sorprenent sincronisme. El període T2 d'Europa semblava aproximadament el doble que el T1 d'Io; el T3 de Ganimedes era en si mateix el doble de llarg que el d'Europa. Curiosament, el període orbital de Cal·listo no va ser un múltiple simple del de Ganimedes.
Tot això s'esmenta a la famosa obra del matemàtic, astrònom i físic Pierre-Simon Laplace (1749-1827) que constitueix una mena de resum del coneixement en astronomia i mecànica celeste a principis del segle XIX: Exposition du système du monde.
Tanmateix, abans de 1800, Laplace havia aconseguit donar una explicació a aquest fenomen i el progrés de l'astronomia i la mecànica celeste demostraria que no era específic només per als mons galileans. Es coneix com a ressonància orbital i en el cas de les llunes de Júpiter com a ressonància de Laplace. No és sorprenent que, a causa de la universalitat de l’atracció gravitacional al cosmos observable, fins on es pugui jutjar, les ressonàncies gravitatòries del sistema solar també s’han observat durant anys en altres sistemes planetaris, els dels exoplanetes de la Via Làctia.
El fenomen de la ressonància és el resultat de les forces gravitatòries exercides pels cossos entre si. L’equilibri de forces i les seves variacions en l’espai i el temps poden conduir a fenòmens similars al que s’observa quan s’empeny a la freqüència adequada una persona sobre un oscil·lació, cosa que la posa en moviment i també la manté en un moviment gairebé constant. Podem demostrar en la mecànica celestial que aquest fenomen de ressonància orbital es produeix quan les relacions de períodes orbitals o de rotació són les dels nombres enters a una bona aproximació.
No hi ha ressonàncies orbitals reals en el cas dels principals planetes del sistema solar (com explica Jacques Laskar al vídeo anterior), però sí que n'observem alguns amb certs satèl·lits d’aquests planetes. És el cas de la Lluna on la proporció entre el seu període de revolució orbital i la seva pròpia rotació és precisament 1:1, cosa que es pot veure pel fet que la Lluna està en rotació síncrona i, per tant, sempre ens presenta la mateixa cara.
Avui (pel 31 de gener), un equip internacional d’astrònoms, utilitzant el Very Large Telescope de l'Observatori Austral Europeu (el VLT de l’ESO), va observar una de les estrelles que va cridar l’atenció al catàleg d’objectes d’interès TESS (TOI), elaborat a partir d’observacions del caçador d’exoplanetes de la NASA, Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), acaba d’expressar la seva perplexitat a través d’ un article que es pot trobar a arXiv.
TOI-178 és una estrella situada a uns 200 anys llum de la Terra a la constel·lació de l'Escultor i se sap que tenia un seguici planetari. Però a la nota de premsa de l’ESO que acompanya l’article també publicat a la revista Astronomy & Astrophysics, el seu principal autor, l’astrònom Adrien Leleu de la Universitat de Ginebra i la Universitat de Berna a Suïssa, explica que “més observacions ens van permetre entendre que el sistema no estava format per dos planetes que orbitaven a una distància similar de la seva estrella, sinó per diversos planetes situats en una configuració molt particular”.
Aquesta animació mostra una representació de les òrbites i moviments dels planetes del sistema TOI-178. Noves investigacions d'Adrien Leleu i els seus col·legues, dutes a terme amb diversos telescopis, incloent el Very Large Telescope de l'ESO, ha revelat que el sistema compta amb sis exoplanetes i que tots, menys el més proper a l'estrella, són presoners d'un ritme peculiar a mesura que es mouen en les seves respectives òrbites (representats en color taronja). En altres paraules, estan en ressonància. Això vol dir que hi ha patrons que es repeteixen a mesura que els planetes es mouen al voltant de l'estrella, fent que alguns planetes s'alineïn cada poques òrbites. Crèdit: ESO, L. Calçada
En aquesta recreació artística, el moviment rítmic dels planetes al voltant de l'estrella central es representa a través d'una harmonia musical, creada mitjançant l'atribució d'una nota (en l'escala pentatònica) a cada un dels planetes de la cadena de ressonància. Aquesta nota es reprodueix quan un planeta completa una òrbita o mitja òrbita; quan els planetes s'alineen en aquests punts de les seves òrbites, sonen en ressonància.
De fet, els investigadors han identificat sis exoplanetes, cinc dels quals semblen estar en ressonància orbital. Si les llunes de Galileu tenen, com hem vist, una configuració de 4: 2: 1, els cinc planetes exteriors del sistema TOI-178 tenen una configuració de 18: 9: 6: 4: 3, és a dir, la el segon planeta exterior fa un cercle de 18 òrbites mentre que el tercer planeta exterior en fa 9.
Ja coneixíem aquests exemples, però aquest cas és de fet especial i no perquè aquests cinc exoplanetes segueixin una cadena de ressonància que és un dels descobriments més grans fins ara dins d’un sistema planetari.
Els investigadors van estudiar els exoplanetes TOI-178 tant pel mètode de trànsit, que dóna diàmetres, com pel de velocitats radials, que dóna masses, en el primer cas sobretot amb dades del satèl·lit Cheops de l’ESA i en el segon amb l’espectrògraf ESPRESSO (espectrògraf Echelle per a observacions espectroscòpiques rocoses i estables”) instal·lat al VLT (també es van utilitzar els instruments NGTS i SPECULOOS, ambdós que funcionen des de l’Observatori Paranal d’ESO a Xile).
Els diàmetres i les masses proporcionen accés a les densitats i, tal com s’explica a la nota de premsa de l’ESO, sabem que les mides dels exoplanetes TOI-178 oscil·len entre un i tres diàmetres terrestres per a masses d’entre 1,5 i 30 masses terrestres. Sabem, doncs, que alguns d’ells són rocosos i superterres, mentre que d’altres són gasosos i són mini-Neptuns.
Només aquí, com explica un dels coautors de l’estudi, Nathan Hara, de la Universitat de Ginebra, a Suïssa, aquests cossos celestes es distribueixen segons una sèrie de densitats estranyament aleatòries. "Sembla que un planeta tan dens com la Terra es troba no gaire llunyà d'un planeta cotonós caracteritzat per una densitat inferior a la meitat de la de Neptú, seguit d'un planeta de la mateixa densitat que Neptú. A això no estem acostumats".
Malgrat això, en el cas del sistema solar, fins i tot si sabem que hi ha hagut migracions planetàries, els gegants gasosos es van formar necessàriament segons els nostres models cosmogònics allunyats del Sol i dels planetes tel·lúrics propers, la separació entre sistemes interns i externs va durar milers de milions d’anys, pel que sabem, i això és un reflex de les condicions de formació planetària que semblen les més raonables i les més necessàries.
De fet, com esmenta Adrien Leleu, "el contrast entre l'harmonia rítmica del ballet orbital i la dissonància de les densitats planetàries qüestiona la nostra comprensió de la formació i l'evolució dels sistemes planetaris". El seu company Yann Alibert de la Universitat de Berna, també coautor de l'estudi, explica que "les òrbites d'aquest sistema planetari estan perfectament ordenades, cosa que suggereix que aquest sistema ha evolucionat lentament i suaument des del seu naixement".
Per tant, els cosmogonistes hauran de revisar una mica la seva teoria. El que és cert per als astrònoms és que els seus models de naixement d’exoplanetes tendeixen a produir sistemes amb planetes importants que s’espera que tinguin sovint ressonància orbital i que s’hagi d’estudiar l’estudi d’aquests sistemes. Equivalent de la pedra de Rosetta de la gènesi dels sistemes planetaris. En l’article publicat a Astronomy & Astrophysics, els investigadors també conclouen pel que fa al TOI-178 que “la configuració orbital particular i la diversitat de la densitat mitjana entre els planetes del sistema permetran l’estudi de les estructures interiors planetàries i de la seva evolució atmosfèrica, proporcionant pistes importants sobre la formació de superterres i mini-Neptuns”.
És igualment interessant saber que el 2019, Sean Raymond, Alessandro Morbidelli i els seus col·legues havien publicat un article, disponible en accés obert a arXiv, on feien saber que les simulacions digitals produïen superterres que després migraven per formar una sèrie de planetes en ressonància orbital. Aquestes cadenes de planetes són però, molt inestables a principis de la història de la formació planetària. Així doncs, li vam preguntar a Sean Raymond què pensar sobre el sistema planetari al voltant del TOI-178. Aquí teniu la seva resposta:
"Per a mi, aquest sistema està fora de la norma, però no constitueix una anomalia inquietant. La seva estructura multiresonant és realment interessant, i és bo que ara tinguem un segon exemple on podem veure, com en el cas del Sistema al voltant de Trappist-1, cinc exoplanetes en ressonància orbital.
Pel que fa a les sorprenents variacions de les seves densitats en funció dels seus radis orbitals, una mica com en el cas del sistema al voltant de Wasp-47, trobo que ens trobem davant d’un bonic misteri a profunditzar. No diré que canviï totes les nostres idees sobre com es formen aquests sistemes, és més un repte unir les peces adequades en el trencaclosques".
Imatges molt nítides de la superfície lunar, els astrònoms ja les tenen. El que fa que aquest fet sigui excepcional és que van ser preses des de la superfície de la Terra. I els investigadors del National Radio Astronomy Observatory (NRAO, Estats Units) van necessitar dos anys de treball per desenvolupar la tecnologia que va permetre produir aquesta extraordinària imatge.
Descobrim el lloc d'allunatge de l’Apol·lo 15 amb una cicatriu al mig, probablement un canal deixat per la passada activitat volcànica. Prop d’aquesta cicatriu, un cràter d’uns quatre quilòmetres de diàmetre, Hadley C.
A l’origen d’aquesta increïble imatge hi ha el Green Bank Telescope (GBT), el radiotelescopi completament més orientable del món, instal·lat als Estats Units. Està equipat amb un transmissor que li permet transmetre un senyal de radar a l’espai. Aquest senyal reflectida a la superfície de la Lluna el va rebre el Very Long Baseline Array (VLBA) que va generar la imatge en qüestió. Sobre la que és possible observar detalls de fins a cinc metres!
L’ambició dels investigadors: desenvolupar encara més el procés per poder accedir a imatges d’Urà i Neptú.
Avui us presentem una il·lusió òptica trobada a les xarxes i que dona peu a confusió. Com diu el títol de l'entrada, què és el que veieu primer?
Què heu vist? Un home corrent? Això és el que veiem en un primer moment, però als pocs instants el corredor es converteix en un gos que es dirigeix cap a l'observador.
El sistema solar podria ser molt més "pelut" del que ens pensàvem.
Un nou estudi publicat aquesta setmana al Astrophysical Journal per Gary Prézeau del Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la NASA a Pasadena, Califòrnia, proposa l’existència de llargs filaments de matèria fosca, o “cabells”.
Clic per engrandir. Aquesta il·lustració mostra la Terra envoltada dels teòrics filaments o fluxos de matèria fosca també anomenats "cabells". Crèdit: NASA/JPL-Caltech
La matèria fosca és una substància invisible i misteriosa que representa aproximadament el 27% de tota la matèria i energia de l’univers. La matèria normal, que constitueix tot el que podem veure al nostre voltant, és només el 5 per cent de l’univers. La resta és energia fosca, un estrany fenomen associat a l’acceleració del nostre univers en expansió.
Ni la matèria fosca ni l’energia fosca no s’han detectat mai directament, tot i que molts experiments intenten desbloquejar els misteris de la matèria fosca, ja sigui des de les profunditats subterrànies o a l’espai.
Basant-se en moltes observacions de la seva atracció gravitatòria en acció, els científics estan segurs que existeix matèria fosca i han mesurat la quantitat que hi ha a l'univers amb una precisió superior al 1%. La teoria principal és que la matèria fosca és "freda", és a dir, que no es mou molt i és "fosca" en la mesura que no produeix ni interactua amb la llum.
Clic per engrandir. Aquesta interpretació artística s’apropa a la forma en què podrien ser els "cabells" de la matèria fosca a la Terra. Crèdits: NASA/JPL-Caltech.
Les galàxies, que contenen estrelles fetes de matèria ordinària, es formen a causa de les fluctuacions de la densitat de la matèria fosca. La gravetat actua com la cola que manté units la matèria ordinària i la fosca a les galàxies.
Segons els càlculs fets a la dècada de 1990 i les simulacions realitzades a la darrera dècada, la matèria fosca forma corrents de gra fi de partícules que es mouen a la mateixa velocitat i que orbiten galàxies com la nostra.
"Un corrent pot ser molt més gran que el propi sistema solar i hi ha molts corrents que travessen el nostre barri galàctic", va dir Prézeau.
Prézeau compara la formació de corrents de matèria fosca de gra fi amb la barreja de xocolata i gelat de vainilla. Gireu una bola de cadascuna juntes unes quantes vegades i obtingueu un patró mixt, però encara podeu veure els colors individuals. "Quan la gravetat interactua amb el gas fred de la matèria fosca durant la formació de galàxies, totes les partícules dins d'un corrent continuen viatjant a la mateixa velocitat", va dir Prézeau.
Però, què passa quan un d’aquests corrents s’acosta a un planeta com la Terra? Prézeau va utilitzar simulacions per ordinador per esbrinar-ho. La seva anàlisi troba que quan un flux de matèria fosca travessa un planeta, les partícules del flux es centren en un filament ultra dens o "cabell" de matèria fosca. De fet, hi hauria d’haver molts cabells d’aquest tipus que brollessin de la Terra.
Un corrent de matèria ordinària no travessaria la Terra i sortiria per l’altre costat. Però des del punt de vista de la matèria fosca, la Terra no és cap obstacle. Segons les simulacions de Prézeau, la gravetat de la Terra enfocaria i doblegaria el flux de partícules de matèria fosca en un pèl estret i dens.
Els pèls que surten dels planetes tenen per tant "arrels", la concentració més densa de partícules de matèria fosca al cabell, com "puntes", on acaba el cabell. Quan les partícules d’un flux de matèria fosca travessen el nucli de la Terra, es concentren en l’arrel d’un cabell, on la densitat de les partícules és aproximadament mil milions de vegades superior a la mitja. L’arrel d’aquest pèl hauria d’estar a aproximadament 1 milió de quilòmetres de distància de la superfície, o el doble de lluny que la Lluna. Les partícules del corrent que freguen la superfície de la Terra formaran la punta del cabell, a una distància d'aproximadament el doble que l’arrel del cabell.
"Si poguéssim identificar la ubicació de l'arrel d'aquests cabells, podríem enviar-hi una sonda i obtenir una munior de dades sobre la matèria fosca", va dir Prézeau.
Un corrent que travessés el nucli de Júpiter produiria arrels encara més denses: gairebé 1 bilió de vegades més denses que el corrent original, segons les simulacions de Prézeau.
Clic per engrandir. L’arrel d’un pèl de matèria fosca produïda a partir de partícules que travessen el nucli de Júpiter seria aproximadament 1 bilió de vegades més densa que la mitjana.
"La matèria fosca eludeix tots els intents de detecció directa des de fa més de 30 anys. Les arrels dels cabells de matèria fosca serien un lloc atractiu per mirar, donat el dens que es creu que són", va dir Charles Lawrence, científic en cap de l'astronomia i física del JPL i direcció tecnològica.
Una altra troballa fascinant d’aquestes simulacions per ordinador és que els canvis de densitat que es troben al nostre planeta (des del nucli intern, fins al nucli extern, del mantell fins a l’escorça) es reflectirien als cabells. Els fluxos tindrien "pèls" que es corresponen a les transicions entre les diferents capes de la Terra.
Teòricament, si fos possible obtenir aquesta informació, els científics podrien utilitzar cabells de matèria fosca i freda per traçar les capes de qualsevol cos planetari i, fins i tot, inferir les profunditats dels oceans en llunes gelades.
Calen més estudis per donar suport a aquestes troballes i desbloquejar els misteris de la naturalesa de la matèria fosca.
L'Institut Tecnològic de Califòrnia gestiona el JPL per a la NASA.
