Clic a la imatge per engrandir. El telescopi Hubble ha estat completament apagat durant diverses setmanes a causa d'una fallada de l'ordinador de bord. I ja no es podia reparar amb un transbordador espacial, com es mostra en aquesta imatge a dalt. Crèdit imatge: NASA, Smithsonian Institution, Lockheed.
El 24 d'abril de 2020, el telescopi espacial Hubble va celebrar el seu 30è any en òrbita estrenant una imatge mai vista abans de dues belles nebuloses anomenades NGC 2020 i NGC 2014. La Dra. Jennifer Wiseman, científica principal del projecte Hubble, ens porta a veure aquesta nova i impressionant imatge, descriu l'estat actual del telescopi i resumeix algunes de les contribucions del Hubble a l'astronomia durant els seus 30 anys de carrera. Crèdit Vídeo: NASA Goddard Space Flight Center. Crèdit: banda sonora: “Perpetual Twilight” de Christophe La Pinta [SACEM], Koka Media [SACEM], Universal Publishing.
La saga del Hubble encara no s’ha acabat. La NASA, després d’anunciar que creia entendre la naturalesa del problema que paralitzava durant setmanes el venerat telescopi espacial, ha realitzat fins ara les operacions que van conduir a la seva ràpida recuperació.
La NASA va donar a conèixer el 16 de juny de 2021 que s'havia detectat una parada completa de l'ordinador a bord del Hubble uns dies abans, concretament el diumenge 13 de juny, poc després de les 16 hores. En les setmanes següents, els enginyers de l'agència espacial nord-americana informarien regularment dels seus intents d’identificar l’origen d’aquesta aturada que va fer que el telescopi no pogués realitzar observacions mentre els seus instruments estaven en tan bones condicions de marxa com fos possible.
Amb el pas del temps, la preocupació va anar creixent, ja que no és possible enviar una missió a aquest ull de la noosfera en òrbita des del final del programa del transbordador espacial. Tanmateix, els dissenyadors del telescopi van romandre esperançats, ja que òbviament havien previst aquest tipus de problemes proporcionant a la màquina extraordinària components redundants que podrien prendre el relleu a elements defectuosos.
Un problema de caiguda de tensió
El 14 de juliol de 2021, la NASA va anunciar finalment per mitjà d’un comunicat de premsa que creia que finalment havia determinat amb precisió el problema de l’ordinador de bord. Estaria ubicat a la Unitat d’Instruments de Comandament i Gestió de Dades (SI C&DH) i, més exactament, al nivell de la unitat de control de potència (PCU) que subministra a l’ordinador de bord i a la seva memòria electricitat amb un voltatge de cinc volts. El protocol indica que si baixa aquesta tensió, s’espera que l’ordinador s’apagui. Tot i això, han fallat tots els intents de reinicialitzar la PCU.
Un recorregut virtual per la Sala de Control del Hubble, el Centre de Control d’Operacions del Telescopi Espacial al Goddard Space Flight Center de la NASA a Greenbelt, Maryland. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: Georgina Chiou, Centre de Vol Espacial Goddard de la NASA.
Per tant, els enginyers de la NASA havien decidit iniciar el procediment de commutació a la còpia de l’ordinador de bord, és a dir, una altra còpia del Nasa Standard Spacecraft Computer-1 (NSSC-1) que es remunta als anys vuitanta del SXX. El procediment havia començat el 15 de juliol de 2021, ja que ja s’havien completat totes les proves dels procediments per al canvi i els exàmens associats, el Hubble hauria de poder tornar a fer observacions en pocs dies.
El 16 de juliol de 2021, un article de la famosa revista Science revela finalment un correu electrònic de Tom Brown, cap de la missió Hubble, enviat avui al personal del Space Telescope Science Institute : “El Hubble ha tornat!. El Hubble s’ha recuperat amb èxit en mode normal. Estic encantat de veure com el Hubble torna a explorar l'Univers”.
Un retorn a la normalitat aquest cap de setmana?
Un comunicat de la NASA confirma i aclareix aquestes declaracions el mateix dia. Una altra PCU, diferent de l’anterior i que subministrava específicament l’emergència NSSC-1, es va alimentar amb èxit per primera vegada. Les interfícies que connecten els diversos dispositius Hubble a aquest ordinador de bord d’emergència també han donat senyals de funcionament total i perfecte. Aquests altres dispositius que es van canviar sense problemes als sistemes de còpia de seguretat, els enginyers de la NASA van llançar el NSSC-1 en el qual van "carregar" el programa de gestió del telescopi espacial, assegurant el retorn del Hubble al mode de funcionament.
Les darreres operacions per avaluar el correcte funcionament del telescopi estan en curs i els enginyers també han iniciat el procés de recuperació dels instruments científics fora de la seva configuració en mode segur.
Segons el comunicat de la NASA, només haurien de passar dies abans que tornin a començar les observacions científiques.
Clic per engrandir. Il·lustració de l'Ingenuity en vol a la tènue atmosfera de Mart. Crèdit: NASA, JPL-Caltech.
Una vegada més, l’Ingenuity ha superat les expectatives inicials dels enginyers de la NASA. Pel seu novè vol sobre la superfície de Mart, es va separar del Perseverance per passar per alt les perilloses dunes.
L'helicòpter Ingenuity de la NASA va volar durant 166,4 segons a una velocitat de 5 m/s el 5 de juliol de 2021, el que el converteix en el vol més difícil fins ara. L'helicòpter Ingenuity de Mart també va "detectar un cor" en les petjades del rover Perseverance en el seu novè vol. Crèdit vídeo: Space.com. Imagery & audio courtesy: NASA/JPL-Caltech. Produced & edited by Steve Spaleta.
Fa uns dies que no teníem més notícies seves. Però avui la NASA ens informa que l’Ingenuity ha acabat amb èxit el seu novè vol sobre la superfície de Mart. Va ser la nit del diumenge 4 de juliol del 2021. Un vol que va permetre als enginyers avançar encara més en quin son els límits del seu helicòpter.
L'objectiu previst era efectivament, volar més temps (gairebé 167 segons), més ràpid (uns 5 metres per segon) i més que mai (625 metres). Però els equips de la NASA també volien provar l'adaptabilitat de l'algorisme de navegació de l'Ingenuity, en un "terreny hostil", com en diuen els enginyers.
Clic per engrandir. Comunicat a twitter. Crèdit: JPL-Caltech. Twitter.
Volant sobre una zona accidentada
Tot i que fins ara l’Ingenuity havia precedit al rover Perseverance en els seus moviments, els equips de la NASA van optar, aquesta vegada, per donar-li un bon avantatge. En fer-lo prendre una drecera. Passant per sobre d’una extensió escarpada que els astrònoms han anomenat "Séítah", que significa “enmig de la sorra” en llengua navajo.
La zona està formada per ondulacions de sorra amb pendents de vegades pronunciades i sovint canviants que són difícils d’explorar mitjançant un rover que es mou al terra de Mart. I per al qual el sistema de navegació d'Ingenuity tampoc no va ser dissenyat originalment. Però tot va anar bé per l’helicòpter. Fins i tot si aleshores va frenar una mica. Ara esperem impacientment la publicació de les imatges en color d’aquest novè vol que romandran als annals.
Clic per engrandir. Aquí es pot veure al tècnic de Ball Aerospace Larkin Carey retirant amb cura la "tapa de la lent" del subsistema òptic de popa que ha mantingut els sensibles instruments de l'observatori nets, lliures de contaminants i protegits de la llum paràsita durant tot el procés d'integració i prova. Crèdit de la imatge: NASA / Chris Gunn
Els enginyers han avançat considerablement en la comprovació de la sèrie final de proves del telescopi espacial James Webb de la NASA. Recentment s'han completat tres grans fites, de manera que el telescopi científic espacial més complex i potent mai construït està molt més a prop d'estar totalment preparat per al seu viatge d'un milió de milles fins la seva òrbita operativa. Aquests tres fites de les proves es descriuen a continuació:
Proves de muntatge de la torre desplegable: Completades
Aquesta torre telescòpica ajuda al Webb a mantenir super fredes les seves necessàries temperatures de funcionament, separant els seus miralls i instruments de la cara que mira al Sol, comparativament més càlida, i de la plataforma de la nau. Quan està completament desplegada, la torre arriba als tres metres de longitud, el que també proporciona el para-sol de l'observatori espai suficient per desplegar els seus complexos mecanismes. Recentment, aquesta torre es va estendre completament per última vegada en les proves, tal com ho faria un cop en l'espai. A continuació, els equips de proves van baixar la torre i la van fixar en el seu lloc per preparar el llançament a finals d'aquest any. La propera vegada que aquesta torre es desplegui serà quan Webb estigui a l'espai.
Clic per engrandir. Es pot veure els equips de proves treballant amb cura en una part crítica de l'observatori coneguda com el conjunt de la torre desplegable que ajuda al Webb a mantenir la seva temperatura de funcionament sota zero separant la seva òptica freda de la seva càlida nau. Crèdit: NASA/Chris Gunn
Coberta de l'AOS (subsistema òptic de popa): Retirada
Clic per engrandir. Crèdit: NASA
La "tapa de l'objectiu" del Webb ha estat retirada. Es pot veure un tècnic retirant amb cura el que es coneix com la tapa del subsistema òptic de popa del Webb. Aquesta important peça de protecció ha mantingut els instruments de l'observatori nets, lliures de contaminants i fora de perill de la llum paràsita mentre s'ensamblava i es preparava completament per al vol. Ara que el llançament està tan a prop, la coberta s'ha retirat per donar llibertat als enginyers per continuar amb l'embalatge de la resta de l'observatori en la seva formació de vol.
Estructura de paletes unificades: Estibada per al llançament
El para-sol del Webb, de la mida d'una pista de tennis, es plega perfectament per descansar sobre el que es coneix com a estructura de paletes unificades. Aquestes llargues estructures de suport formen part del complex mecanisme de plegat de l'observatori que li permet cabre amb prou feines dins d'un coet Ariane 5 per al seu llançament. Ara que s'ha retirat la tapa de l'objectiu de Webb, els enginyers han pogut acabar el procés de plegat de les paletes cap amunt en la seva configuració final pel llançament. A la imatge adjunta es poden veure les estructures de les paletes de Webb parcialment aixecades, però des de llavors han estat totalment aixecades i fixades en el seu lloc per al llançament a finals d'aquest any. Les proves es van realitzar en una sala blanca de Northrop Grumman a Redondo Beach, Califòrnia.
Clic per engrandir. Després de la retirada de la "tapa de l'objectiu" del telescopi espacial James Webb, els enginyers van poder plegar les llargues estructures de suport que mantenen el para-sol de l'observatori segur i protegit durant el transport i el desplegament. Crèdit: Northrop Grumman
El telescopi espacial James Webb serà el principal observatori científic espacial del món quan es llanci a finals del 2021. Webb resoldrà els misteris del nostre sistema solar, mirarà més enllà, a mons llunyans al voltant d'altres estrelles, i investigarà les misterioses estructures i orígens del nostre univers i el nostre lloc en ell. Webb és un programa internacional dirigit per la NASA amb els seus socis, l'ESA (Agència Espacial Europea) i l'Agència Espacial Canadenca.
En aquest nou capítol del gabinet de curiositats, analitzem la primera calculadora de la història, inventada al segle XVII per un famós filòsof. Comencem aquesta nova història.
Clic per engrandir. Una versió de la pascalina. Crèdit: Musée des Arts i Métiers.
El món està escrit en llenguatge matemàtic? La naturalesa és un llibre escrit en llenguatge matemàtic, les lletres del qual són triangles, cercles i altres figures geomètriques, segons Galileu. Tot i que són pràctiques i efectives per explicar fenòmens, les matemàtiques no són tan poderoses. Vídeo en francès.
Ens agradi o no Blaise Pascal, hem de reconèixer que probablement és un dels precursors de l’horror còsmic, inclòs HP Lovecraft que es va convertir en el portador de la torxa a principis del segle XX. Mentre que un segle abans que ell, Giordano Bruno es meravella de la immensitat del cosmos que percep en somnis, Pascal per la seva banda confessa: “L’etern silenci d’aquests espais infinits m’espanta". Com a resultat, la seva filosofia, tenyida de profunda tristesa i barrejada amb la por, poques vegades el converteix en el favorit dels estudiants de secundària. I, tanmateix, els joves estudiants que érem –o encara ho som– li devem molt. Perquè Blaise Pascal no és ni més ni menys (si volem creure els historiadors) que l’inventor de la primera calculadora mecànica de la història.
Blaise Pascal: un jove científic brillant
Si conservem especialment la seva obra filosòfica i teològica, és erroni, perquè es pot afirmar que Blaise Pascal és sobretot un home de ciències: un matemàtic, un físic i un inventor que dóna nom a la unitat. Ofereix vies de reflexió sobre què constitueix el mètode científic. Un nen brillant, va participar des de ben petit en els intercanvis que el seu pare va mantenir amb Roberval, Pierre Gassendi o fins i tot René Descartes. Amb només onze anys, va publicar un Tractat de sons. El seu pare li va ordenar suspendre els seus estudis de ciències fins als 15 anys, el moment per aprendre llatí i grec, però l'any següent, el seu fill es va dedicar a l'aprenentatge de la geometria i va publicar el seu assaig sobre les còniques als 16 anys.
El lector impacient segur que es preguntarà si és absolutament necessari resseguir tota la vida de Pascal fins arribar al tema que avui ens interessa. Es pot tranquil·litzar: només fan falta dos anys perquè el jove prodigi decideixi abordar el disseny de la pascalina, una màquina de calcular el primer exemple de treball del qual acaba el 1642, quan Pascal acaba de celebrar el seu aniversari. Originalment, Blaise inventa el dispositiu per ajudar el seu pare, recentment nomenat superintendent d’Alta Normandia pel cardenal Richelieu i responsable de rectificar les seves finances. Però els seus contemporanis triguen poc a percebre el potencial d’aquest invent, cosa que obre el pas a l’era del càlcul mecànic i després electrònic.
Un llarg procés de disseny
La pascalina, com molts invents, no va sortir del no res, sinó que forma part del llinatge d’un conjunt d’eines de càlcul que prenen les seves fonts (possiblement) fa més de 22.000 anys, amb l'os d’Ishango. Des de llavors, l’àbac, l’astrolabi i la regla de càlcul s’han succeït, cosa que ha permès calcular nombres cada vegada més llargs amb una velocitat cada vegada més gran (el mateix podòmetre va tenir un paper en el desenvolupament d’una addició). En temps de Pascal, la regla de càlcul circular d'Oughtred, inventada el 1630, dominava el món de la ciència i l'enginyeria.
Clic per engrandir. Regla de càlcul circular. Crèdit: Wikimedia
Però el món comptable, per la seva banda, es basa principalment en calculadores humanes que utilitzen sistemes de fitxes per fer els seus comptes, amb la dificultat addicional que el sistema monetari encara no és decimal (una lliura té 20 sous, cadascun dels quals compta amb 12 diners). Les noves responsabilitats del pare de Pascal requereixen, per tant, un treball dur i al qual el seu fill decideix ajudar, a la seva manera. El jove Blaise dissenya una primera màquina "capaç de satisfer a molts" segons les seves paraules, però no suficient per al seu propi gust.
Crea una segona iteració, després una tercera, fins que, finalment, podem llegir a la guia de la seva "màquina aritmètica" (Avís necessari per a aquells que tindran curiositat per veure la màquina esmentada i utilitzar-la ): "reconeixent en totes elles, ja sigui la dificultat d’actuar o la duresa dels moviments, o la disposició a corrompre’s massa fàcilment pel temps o pel transport, vaig prendre la paciència de fabricar fins a més de cinquanta models, tots diferents, alguns de fusta, els altres de marfil i banús, i els altres de coure, abans d'haver arribat a la finalització de la màquina que ara faig aparèixer; que, tot i que està format per tantes petites peces diferents, com podreu veure, és tan sòlid, però que, després de l’experiència de què he parlat anteriorment, m’atreveixo a assegurar-vos que tots els esforços que podríeu fer transportant-lo pel que vulgueu, no el podreu corrompre ni fer sofrir la més mínima alteració".
Una demostració de l’addició en una rèplica de la pascalina. Podeu triar l'idioma de la subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: Yves Serra
La pascalina: una màquina senzilla i elegant
Les instruccions de funcionament de la pascalina són meravellosament senzilles. Prenem el temps per descriure l'objecte per a les persones que no tenen temps de veure'l. Es presenta com una mena de joier rectangular de metall. A la part superior, hi ha tres elements principals:
A la part inferior, cinc petites rodes mòbils estan alineades horitzontalment. Estan numerades i l'usuari els pot girar amb un estilet, de la mateixa manera que amb el dit per marcar un número en un marcatge telefònic antic; en lloc del ganxo metàl·lic habitual, és una vareta que va verticalment des de la base de la roda la que atura l'estilet quan es marca el número.
A la part superior, les obertures de la caixa revelen dues sèries horitzontals de cinc dígits. L'inferior s'utilitza per sumar, mentre que el superior s'utilitza per restar.
Finalment, un botó lliscant ajustable permet ocultar preferentment una o altra d'aquestes files, en funció de l'operació en la qual l'usuari desitgi realitzar.
Per sumar dos nombres, l'usuari només ha d'introduir el primer terme mitjançant les rodes numerades i, a continuació, el segon terme per veure el resultat en la línia de suma. Per a la resta, l'usuari haurà d'ajustar el control lliscant per ocultar la línia d'addició, introduir el primer terme utilitzant el dial en lloc de les rodes, o utilitzant una taula d'equivalències, i després restar el segon terme. (El procés per a la resta s'explica en anglès subtitulat amb més detall en aquest enllaç).
El mecanisme intern d’una pascalina, revelat aquí en una rèplica feta per un artesà. Pots triar l'idioma de la subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: Yves Serra
Del fracàs a la victòria
El 1645, aquesta joia tecnològica va representar tres anys de treball, 50 prototips i va acabar amb un fracàs comercial rotund. Com moltes màquines presentades en els seus primers anys de creació, la Pascalina era massa cara per al públic en general o fins i tot per a un públic ric, amb un preu que oscil·lava entre les 100 i 400 lliures (o al canvi actual entre 3.500 i 14.000 euros aproximadament). Pascal no es deixa derrotar fins ara i continua millorant la seva màquina durant anys per reduir-ne el cost. Malauradament, una lesió al cap causada per un accident amb un carruatge el va portar a retirar-se del món científic el 1654. Leibniz va intentar, sense massa èxit, reprendre el seu treball afegint les funcions de multiplicació i divisió, però al final només es mencionaria la pascalina a l'entrada "machine arithmétique"a l'Encyclopédie de Diderot i d'Alembert.
Charles Babbage i Thomas de Colmar s’inspiraran en el treball de Pascal per crear respectivament l’avantpassat de l’ordinador (el codi del qual serà escrit per Ada Lovelace) i l’aritmòmetre. Però només s’hauran construït 20 exemplars en temps de Pascal, vuit dels quals han arribat fins als nostres dies. Un objecte rar, per tant, que mereixia ser inclòs en aquest nou capítol del gabinet de curiositats.
I dotze! Ens veiem ben aviat amb un nou capítol del Gabinet de curiositats. Crèdit imatge: nosorogua, Adobe Stock, Futura
Clic per engrandir. Més lleugers que l'aigua líquida, els glaçons suren a la superfície. Crèdit: Paviofax, Fotolia.
L’aigua, tan habitual i abundant a la Terra, és tanmateix una substància gairebé única: té propietats físiques i químiques molt sorprenents i es comporta de maneres estrambòtiques. Gel, líquid o vapor d’aigua: descobreix els misteris de l’aigua.
Creus que ho saps tot sobre la molècula d’H2O? Tot i això, estudis recents acaben de demostrar que l’aigua líquida pot coexistir en dos estats diferents. No heu vist mai una barra de ferro surar sobre ferro fos? Els glaçons suren sobre l’aigua líquida. En resum, l’aigua està lluny de ser un material qualsevol.
Tot i que gairebé tots els materials són més densos en estat sòlid que en estat líquid, els icebergs suren a l’oceà i els glaçons suren en un got. Normalment, quan una substància es congela, les seves molècules s’uneixen. Però l’aigua presenta una anomalia: la seva densitat màxima s’assoleix a 4°C i comença a disminuir per sota. Això vol dir que, per al mateix volum, hi ha menys molècules en un cub de gel que en aigua líquida: per tant, és més lleugera.
L’aigua és present a la natura en els seus tres estats: líquid, sòlid, gasós
És fàcil observar gel, aigua líquida i vapor d’aigua a la natura. D’altra banda, és poc probable que trobeu vapor d’or o gel sec (la forma sòlida de diòxid de carboni: CO2) mentre passegeu per l'exterior.
Aquesta estranya propietat prové en particular de la temperatura de fusió de l’aigua particularment elevada: l’oxigen només s’evapora per exemple a -183°C, però els enllaços d’hidrogen entre les molècules d’aigua obliguen a proporcionar molta més energia per canviar a l’estat de vapor.
L’aigua calenta es congela més ràpidament que l’aigua freda
Col·loqueu una safata de glaçons plena d’aigua calenta al congelador i els cubs de gel estaran llestos més ràpidament que amb aigua freda. Aquest curiós fenomen, anomenat "efecte Mpemba", podria tenir diverses explicacions. Podria ser degut a l’evaporació que disminueix la massa d’aigua i consumeix calor, cosa que afavoreix el seu refredament. L’aigua calenta també seria menys sensible a l’efecte de refredament que permet que un líquid es mantingui sòlid fins i tot quan la seva temperatura hagi caigut per sota del seu llindar de solidificació. Altres hipòtesis es basen en les transferències de calor (els corrents de convecció serien majors en aigua calenta) o la modificació d'enllaços químics entre les molècules d’aigua (estrenyiment dels enllaços covalents entre els àtoms d’oxigen i hidrogen).
Hi ha dues formes d’aigua líquida
Darrerament, diversos estudis han suggerit que l’aigua líquida conviu en realitat en dues formes: una de baixa densitat, en què les molècules formen nombrosos enllaços d’hidrogen amb els seus veïns, cosa que les manté allunyades les unes de les altres, i una altra d’alta densitat, on les molècules “s’amunteguen” les unes amb les altres i per tant, es poden unir. Tot i que és relativament comú trobar diverses formes de sòlids per al mateix material, és molt més rar per a un líquid. L'únic cas conegut fins ara és l'heli, la forma líquida de l'heli II pot arrossegar-se per les superfícies.
Només heu de veure com es desfà un tros de sucre al cafè o la sal en pols a la cassola per adonar-se’n: l’aigua és un excel·lent dissolvent. Per contra, és impossible dissoldre sal en oli o petroli: es mantindrà sòlida al fons del recipient. Aquesta capacitat de dissolució s’explica per la naturalesa polar de l’aigua que tendeix a atraure molècules iòniques (amb ions carregats positivament o negativament). Quan, per exemple, es posa sal (NaCl) a l’aigua, les molècules d’aigua dissociaran els ions clorur i els ions sodi; es forma una solució aquosa Na + + Cl-. De la mateixa manera, l'aigua dissol fàcilment altres molècules polars com els sucres o l'etanol.
Clic per engrandir. Les molècules d'aigua (H2O) "ataquen" les molècules de clorur de sodi (NaCl) i les seves molècules s'uneixen amb ions Na + i Cl-. Crèdit: OpenStax Anatomia i Fisiologia
L’aigua pot ser líquida i sòlida
Recentment, els investigadors van demostrar l'existència d'"aigua superiónica", una aigua sòlida i semi-líquida que es converteix en conductora com un metall. En condicions de pressió i temperatura molt altes, els enllaços d’hidrogen són destruïts, deixant que els ions d’hidrogen circulin lliurement a la xarxa cristal·lina dels àtoms d’oxigen, que romanen organitzats com si estiguessin “congelats”. L’aigua també es pot trobar en forma super refredada, on roman líquida fins a temperatures de -48°C abans de congelar-se sobtadament en contacte amb una altra superfície.
L’aigua es redueix a mesura que es fon
La gran majoria de substàncies ocupen més espai en estat líquid, quan les molècules estan desordenades, que en estat sòlid, on les molècules tenen una estructura organitzada. L’aigua és un cas especial: ocupa un 10% més de volum quan es congela. Aquesta curiositat anomenada "anomalia dilatomètrica" s'explica per l'estructura particular de la molècula d'aigua, on els enllaços d'hidrogen es munten en una xarxa hexagonal, deixant molt espai entre les molècules.
Clic per engrandir. Aquesta recreació artística ens mostra al que es deu assemblar el llunyà quàsar P172+18 i els seus dolls de ràdio. Fins ara (principis del 2021), és el quàsar més llunyà mai trobat amb dolls de ràdio. Es va estudiar amb el VLT del ESO. És tant llunyà que la llum que en surt ha viatjat durant uns 13.000 milions d’anys per arribar, el veiem tal com era quan l’univers només tenia uns 780 milions d’anys. Crèdit: ESO, M. Kornmesser.
Els forats negres supermassius que acumulen matèria i amb raigs de partícules es troben entre els objectes observables més energètics de l’Univers, especialment quan es produeixen en forma de quàsars. El 1977 es va proposar un mecanisme per explicar l’enigmàtica producció d’energia a la font d’aquests fenòmens i per primera vegada, avui en dia, rep confirmació gràcies a les primeres imatges d’un forat negre revelades per la col·laboració del Event Horizon Telescope (EHT-Telescopi de l'Horitzó de Successos).
S'ha filmat l'activitat del forat negre supermassiu M87. Els èxits assolits durant més de 50 anys per la teoria de la relativitat general són un homenatge al geni creatiu i rebel d'Albert Einstein. Però aquests èxits també es basen en proves cada vegada més rigoroses i una de les darreres es refereix a les imatges que el telescopi Event Horizon comença a oferir sobre el forat negre supermassiu M87. Fins i tot comencem a poder fer-ne pel·lícules mostrant la seva activitat.
Va ser a finals de novembre de 1915 que Albert Einstein va exposar la forma final de la seva teoria de la relativitat general, marcada en anys anteriors per diverses publicacions que volien fer compatible la teoria de la gravitació de Newton amb la teoria de la relativitat especial.
Un mes després, sens dubte seguint el treball d'Einstein des de feia un temps i tot i que estava al front oriental lluitant contra Rússia, l'astrònom alemany Karl Schwarzschild va trobar dues solucions a les equacions d'Einstein que descrivien el camp gravitatori exterior i després dins d'una estrella idealitzada, suposadament perfectament esfèrica i amb contingut de matèria uniformement densa. La solució no descriu una estrella en rotació i, en aquell moment, la solució relativa a l’espai buit al voltant de l’estrella encara no s’entén correctament, però ens adonem força ràpidament que pot plantejar problemes de les patologies lligades a la noció de singularitat en matemàtiques, però també en física. Com sabem avui dia, aquesta solució descriu tots els forats negres sense rotació i amb massa.
Clic per engrandir. La galàxia el·líptica M87 alberga diversos bilions d’estrelles, un forat negre supermassiu i una família d’aproximadament 15.000 cúmuls globulars. A tall de comparació, la nostra galàxia de la Via Làctia només conté uns quants centenars de milions d’estrelles i uns 150 cúmuls globulars. Aquesta imatge en fals color de M87 és composta i es va formar a partir d’observacions del Hubble en llum visible i infraroja. Podem veure clarament un raig de matèria associat al forat negre M87 que es va fer el 2019 il·lustrat pels membres del Telescopi de l'Horitzó de Successos. Crèdit: NASA, ESA i l’equip del Patrimoni Hubble (STScI / AURA); P. Cote (Institut d'Astrofísica Herzberg) E. Baltz (Universitat de Stanford)
L’enigma dels quàsars
Pocs anys després del descobriment de Karl Schwarzschild, l'astrònom nord-americà Heber Curtis va notar el 1918 una curiosa estructura situada sobre una fotografia de la galàxia Messier 87, presa amb el telescopi de l'Observatori Lick. No podria saber en aquell moment que es trobava en presència d’un raig de matèria que s’estenia durant almenys 5.000 anys llum des d’un forat negre, M87, que contenia 6.500 milions de masses solars. Al cor de M87, una galàxia el·líptica situada A 55 milions d’anys llum de la Via Làctia.
Tampoc no es podia saber que amb l’auge de la radioastronomia, descobriríem que no només la M87 és la galàxia el·líptica més gran més propera a la Terra, sinó sobretot una de les fonts de radio més brillants del cel, cosa que la converteix en un objectiu pels membres del Telescopi de l'Horitzó de Successos (EHT).
Fem un salt enrere de dècades. A principis dels anys seixanta, Maarten Schmidt, un astrònom holandès, va fer l'anàlisi espectral d'una estrella, la contrapartida de la llum visible d'una potent font de ràdio, anomenada 3C 273. Semblava una estrella, però es trobava a més de 2.400 milions d'anys llum de la Via Làctia, que significa que per ser observable a una distància tan veritablement cosmològica, havia de tenir una lluminositat absolutament prodigiosa, superior a cinc milions de milions de vegades la del Sol, o presentada de qualsevol altra manera equivalia a la de 1.000 vegades els centenars de milers de milions d’estrelles de la nostra Via Làctia!
Es tracta del descobriment de les fonts de ràdio quasi estel·lars, dels quàsars segons el nom proposat el 1964 per l’ astrofísic d’origen xinès Hong-Yee Chiu. Tanmateix, el mateix any, el matemàtic neozelandès Roy Kerr va descobrir una altra solució de la relativitat general. Com explica en un article d'accés obert a arXiv, el context era intentar donar compte de l'existència de quàsars mitjançant la teoria de la relativitat general. Ho sabem des de l'obra d'Oppenheimer i els seus estudiants a finals dels anys trenta que la teoria va predir que una estrella sense rotació que havia esgotat el seu combustible termonuclear havia de col·lapsar gravitatòriament, cosa que va conduir a enfrontar-se a les rareses i les patologies de la solució de Schwarzschild.
El matemàtic Roy Kerr explica la saga de la teoria del forat negre, amb problemes de singularitat associats i el seu descobriment. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: Vetenskapsakademien
Una solució que descriu una estrella giratòria, un forat negre de Kerr
Malgrat diversos intents, ningú no havia trobat l’equivalent a les dues solucions de Schwarzschild que poguessin descriure el que seria una estrella giratòria, cosa que és problemàtica perquè totes giren. Ara es podria pensar que una rotació, que necessàriament ha d’augmentar a causa de la conservació del moment angular (amb una força centrífuga que també ho faria durant un col·lapse gravitatori i, per tant, s’hi oposaria), havia de conduir a un moment al final de aquest col·lapse i, per tant, elimina la rellevància de la solució patològica de Schwarzschild quan la massa de l'estrella es va concentrar sota una superfície d'un radi determinat.
Inspirat i interessat en les noves tècniques de geometria diferencial, Kerr es va proposar trobar aquesta solució. Encara no ho sabem avui, llevat d’aproximacions, però és cert que Kerr havia descrit una solució rigorosament exacta que descrivia el camp gravitacional extern d’una estrella giratòria. Però quina?
Durant la propera dècada, gràcies sobretot al treball de Roger Penrose i Brandon Carter, entendrem que la solució de Kerr descriu tots els forats negres en rotació.
Com que l’acreció de matèria en una estrella molt compacta ha d’alliberar una major quantitat d’energia per a una quantitat determinada de matèria, en particular d’hidrogen, que per les reaccions de fusió termonuclear, es podria pensar que un forat negre de Kerr supermassiu acumula matèria i podria produir una extraordinària quantitat d’energia que explica la lluminositat dels quàsars. Per tant, es construiràn models dels discs d'acreció que envolten als forats negres, especialment per Kip Thorne i Igor Novikov el 1973 i també per Nikolai Shakura i Rashid Sunyaev.
D'esquerra a dreta, el 2016, Roger Blandford i Roy Kerr, el matemàtic que va descobrir la solució de les equacions d'Einstein que descrivien un forat negre giratori. Crèdit: Bengt Nyman, CC by-sa 4.0
Un forat negre transformat en una dinamo magnètica
Tot i això, el que realment ho canviarà tot és el descobriment realitzat el 1977 per dos joves astrofísics relativistes de la Universitat de Cambridge, Roger Blandford i Roman Znajek. Roger Penrose ja havia demostrat a finals dels anys seixanta que era possible extreure energia alentint la rotació d’un forat negre i, per tant, aprofitant la seva energia cinètica de rotació. Els dos investigadors construiran un escenari més elaborat que el de Penrose, però basat en la mateixa idea.
És l’anomenat procés de Blandford-Znajek el que prevaldrà per explicar no només la lluminositat dels quàsars, sinó l’existència de raigs de matèria sovint associats i que es pot detectar per exemple, quan produeixen dues fonts de ràdio als extrems d’aquests raigs quan xoquen amb el medi intergalàctic.
Fins ara, només s’ha recolzat en simulacions numèriques i en càlculs analítics. Però, tal com s’explica avui en un llarg article publicat per la revista Quanta, el famós i reconegut periòdic digital de la Fundació Simons que recull els darrers desenvolupaments en física, matemàtiques, biologia i informàtica, aquesta situació està a punt de ser revolucionada per les observacions de l’Event Horizon Telescope de M87.
L’instrument va proporcionar imatges i mesures, especialment a nivell de polarització de la llum emesa pel disc d’acreció al voltant del forat negre supermassiu, que estan en línia amb les prediccions del Procés de Blandford-Znajek, més precisament d’un dels dos escenaris principals d’acreció estudiats des de fa temps amb ordinadors. Sorprenentment, no és el que semblava ser el més creïble avui provat i afavorit per les dades de l’EHT.
Roger Blandford ens explica els forats negres supermassius i els seus dolls en aquest vídeo. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: Revista Quanta
Veiem de què es tracta. Quan la matèria forma un disc d’acreció, cau en espiral cap al cos atractor, girant més ràpidament quan més s’acosta. Inicialment té la forma d’un gas, però aquest gas és viscós, cosa que significa que a causa de les diferències de velocitat entre dos anells concèntrics de material al disc, hi haurà forces de fricció que escalfaran el gas.
Per tant, el disc de matèria al voltant d’un forat negre s’ionitzarà, els corrents elèctrics i els camps magnètics naixeran en el plasma format. Hi ha tota una teoria d’aquests fenòmens en l’espai-temps corbat. Blandford i Znajek el van utilitzar per descriure el que passava a causa de les propietats de la mètrica espai-temps de Kerr, com diuen els especialistes en el seu argot.
Al voltant de l'horitzó esfèric del forat negre existeix llavors una àrea en forma d'el·lipsoide giratori anomenada ergosfera. Un cos de caiguda radialment lliure es veurà obligat a tenir un component de rotació addicional en entrar a aquesta regió. Això també passa amb les línies de camp magnètic generades pel disc, de manera que al final tot passa com si tinguéssim un imant giratori i l’equivalent a una dinamo que produís diferències de potencial.
D’això se’n deriven dues conseqüències essencials. En primer lloc, aquestes diferències acceleraran les partícules carregades gairebé a la velocitat de la llum i, finalment, la rotació del forat negre torçarà les línies de camps magnètics i algunes formaran una mena de tub retorçat al llarg de l’eix de rotació del forat negre al llarg del qual les partícules carregades pujaran. Clarament, es tracta dels dolls de forats negres supermassius, que llavors comencen a radiar intensament aquestes partícules, que produiran parells de partícules-antipartícules accelerades, etc.
Clic per engrandir. Recreació artística d'un forat negre supermassiu giratori envoltat d'un disc de matèria. També veiem un raig de partícules pujant del forat negre. Crèdit: NASA
Una acumulació "boja" o "sana"?
Com connectar aquestes explicacions amb les imatges de M87 proporcionades pel EHT? Resulta que els camps magnètics poden influir en la polarització de la llum emesa, de manera que mesurant la polarització de les ones de ràdio generades pel forat negre supermassiu i la seva acreció disc -que és precisament el que pot fer l'EHT- podem formar una imatge que mostri l’estructura magnètica del disc.
La imatge obtinguda mostra bandes regulars resultants d’un fort enrotllament de polarització en una espiral que inclou línies de camps magnètics i un flux de plasma ordenat, exactament segons un dels esquemes autoritzats pel procés de Blandford-Znajek i que genera els dolls de partícules.
Un altre d’aquests escenaris, l’esperat, hauria tingut la signatura d’un flux molt més turbulent i caòtic. Els camps magnètics allí són febles i és l’acreció de matèria la que controla la producció dels dolls, l’acreció que s’acompanya d’una forta turbulència del plasma. Per als "astrofísics numèrics" que estudien aquest model, que es diu Sane, acrònim de stable and normal evolution (estable i evolució normal).
Altres investigadors van afavorir el model de disc magnètic aturat, MAD, on els camps magnètics són forts i controlen el procés de Blandford-Znajek i redueixen en gran mesura les manifestacions de turbulència i caos. Sane s’utilitza per descriure una persona sana en anglès, al contrari de la bogeria (MAD).
Les modelitzacions amb ordinadors que havien començat durant la dècada de 1980 i que des de la dècada de 2000 van veure l'enfrontament dels escenaris Sane i MAD, finalment van entrar en contacte amb l’experiència que sembla haver decidit a favor de MAD.
Vídeo (Podeu triar l'idioma de la subtitulació a la configuració del vídeo):
Els forats negres estan embolicats en plasma. Aquest plasma conté camps magnètics que afecten la manera com es mou la matèria. A mesura que el camp magnètic es fa més fort, canvia de forma i amb ell la llum polaritzada que mesurem, tal com explica aquesta animació. Avui revelem un descobriment innovador: les ones de llum polaritzades que observem indiquen que el forat negre M87 té forts camps magnètics. Aquests camps magnètics exerceixen una poderosa influència en la forma en què els objectes orbiten al voltant del forat negre i la formació dels seus dolls, que és un dels majors misteris de l'astrofísica moderna. Crèdit: ehtelescope.
Clic per engrandir. Imatge de C24. Crèdit: NASA, ESA, i el Hubble Heritage (STScI/AURA)- ESA/Hubble Collaboration; Agraïments: A. Fabian (Institute of Astronomy, University of Cambridge, UK)
Amb aquesta imatge, el Hubble es va convertir en el primer a resoldre els gegantins però delicats filaments de gas formats per forts camps magnètics al voltant de Caldwell 24, una galàxia el·líptica també coneguda com Perseu A i catalogada com NGC 1275. Els científics creuen que el cor de la majoria de les grans galàxies pot albergar un forat negre supermassiu, amb milions o fins i tot milers de milions de vegades la massa del Sol, a mesura que el gas cau cap al forat negre, s'agrupa en l'anomenat disc d'acreció i es comprimeix i s'escalfa, emetent finalment raigs X. Caldwell 24 és coneguda pels científics com una "galàxia activa", ja que el seu forat negre central genera una emissió de raigs X i ràdio inusualment potent.
Els circells que s'estenen més enllà de la galàxia són l'única manifestació en llum visible de l'efecte del forat negre sobre el gas circumdant dins el cúmul de galàxies al què pertany Caldwell 24. Les observacions del Hubble de Caldwell 24, preses en llum visible amb l'ACS, sigles d'Advanced Camera for Surveys (Càmera avançada per sondejos) el 2006, van marcar la primera vegada que es van resoldre els fils individuals de gas que componen els filaments. Aquestes estructures difuses s'estenen fins a 20.000 anys llum en el cosmos, unes 5.000 vegades més lluny que la distància entre el Sol i la seva estrella veïna més propera, Propera Centauri. Un filament mig conté aproximadament un milió de vegades més massa que el nostre Sol.
Clic per engrandir. Aquest primer pla del centre de Caldwell 24, que combina observacions visibles i infraroges preses per la Càmera Planetària i de Gran Angular 2 del Hubble el 1995 i 2001, mostra una col·lisió de proporcions galàctiques. Una polsegosa galàxia espiral sembla estar girant de costat, com un molinet, mentre llisca a través de la galàxia més gran i brillant, Caldwell 24. Es creu que aquestes galàxies estan col·lisionant a més de 10 milions de quilòmetres per hora. Crèdit: NASA i el Hubble Heritage Team (STScI/AURA); Agraïments: M. Donahue (STScI) i J. Trauger (JPL).
Els filaments es formen quan el gas fred del nucli de la galàxia és arrossegat per l'estela de les bombolles ascendents bufades pel forat negre. Aquests filaments de gas han resistit d'alguna manera l'entorn hostil i d'alta energia del cúmul de galàxies durant més de 100 milions d'anys. Els astrònoms creuen que els camps magnètics poden mantenir el gas carregat al seu lloc, actuant contra la tendència a dispersar-se i evaporar o a col·lapsar per formar noves estrelles.
A una distància d'uns 230 milions d'anys llum, Caldwell 24 és en realitat una de les galàxies el·líptiques gegants més properes a la Terra. Va ser descoberta per William Herschel el 1786 en la constel·lació de Perseu, i es veu millor a finals de tardor i principis d'hivern des de l'hemisferi nord. (A l'hemisferi sud, busqueu-baix en el cel del nord a finals de la primavera i principis de l'estiu). És petita i tènue, de magnitud 11,9, de manera que es necessitarà un telescopi (com més gran, millor) per veure-la bé.
Aquest vídeo s'endinsa en el supercúmul de galàxies de Perseu, apropant-se finalment a Caldwell 24, que es troba prop del centre del supercúmul. Crèdit: NASA, ESA, M. Kornmesser i L. Christensen (ESA/Hubble), i G. Bacon (STScI); Ciència: NASA, ESA i la col·laboració del Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble
Per a més informació sobre les observacions de Caldwell 24 realitzades pel Hubble, vegeu:
El que es pot conèixer directament està acabat. La idea de l'infinit sorgeix tanmateix tan aviat com pensem. Però es pot trobar l’infinit a la natura i a la física que vol representar-la? Està present a l’Univers?
La revolució cosmològica de principis del segle XX és fruit de la conjunció entre l'avanç teòric proporcionat per la relativitat general d'Einstein i el progrés observacional. Descobriu les nocions d’univers relativista i espai-temps.
Clic per engrandir. L'univers relativista i l'espai-temps. Crèdit: Rani Ramli, Pixabay, DP
La relativitat general fa tombar els mateixos conceptes de temps i espai. L'univers ja no és una estructura espacial immutable (euclidiana), en la qual es produeixen fenòmens moguts per forces; es converteix en un espai-temps "deformable", el que els matemàtics anomenen "una varietat de quatre dimensions" (tres per a l'espai, una pel temps), deformat per la presència de la matèria.
La gravitació, manifestació de la curvatura de l’espai-temps
Aquesta deformació correspon a la gravitació, que esdevé una manifestació de la curvatura de l'espai-temps. Com a tal, dicta les possibles trajectòries de les partícules materials i els raigs de llum, obligats a seguir els contorns de la geometria corba.
Clic per engrandir. Clic per engrandir. La relativitat general ofereix una nova visió de l’univers en termes d’espai-temps flexible, teixit per la llum i corbat per la matèria. Foto extreta d’Infiniment Curve, una pel·lícula de Laure Delesalle, Marc Lachièze-Rey i Jean-Pierre Luminet. Crèdit imatge: CNRS, DR.
(Podeu accedir a la pel·lícula Infiniment Curve fent un clic aquí per la primera part i aquí per la segona, podeu triar l'idioma de subtitulació a la configuració del vídeo)
Les equacions fonamentals de la relativitat (equacions d’Einstein) descriuen com el contingut material de l’univers determina la geometria de l’espai-temps. La teoria permet, doncs, una descripció de l'univers en el seu conjunt, d'acord amb models cosmològics plausibles.
Per descomptat, entre el conjunt de solucions que permet la teoria, només alguns descriuen correctament el nostre univers d’acord amb les observacions astronòmiques. En qualsevol cas, el caràcter no euclidià de l'univers, per tant, ja no apareix com una estranyesa, sinó al contrari com una necessitat física de donar compte dels fenòmens gravitacionals: la curvatura està lligada a la densitat de la matèria.
Einstein calcula el primer model d’univers relativista
El 1917, Einstein va calcular el primer model d’univers relativista. La seva gran novetat és oferir un enfocament completament nou a la qüestió de l’espai finit o infinit. Com Riemann, vol un univers tancat (és a dir, de volum i circumferència perfectament finits i mesurables) i sense vores, de manera que tria la hiperesfera per modelar la part espacial de l’univers.
Amb aquest article inaugural de la cosmologia moderna, Einstein s’adona que s’està aventurant en un nou terreny. Pren de fet el contrari a la filosofia positivista que il·lustra l’afirmació de Kant: "Cap observació pot confirmar la tesi de la cosmologia racional, l'objecte de la qual excedeix tota experiència possible". Això és precisament el que incompleix el model d'Einstein: “La qüestió de saber si el món és finit espacialment o no, em sembla una qüestió que té un significat en la geometria pràctica. Ni tan sols em sembla exclòs que l’astronomia trobi una resposta a aquesta pregunta en un futur relativament proper”. I Einstein adopta clarament el costat d’un univers espacialment finit, per no estar en contradicció amb la hipòtesi de Mach sobre la inèrcia dels cossos: “No voldria deixar d’assenyalar que podem avançar una raó teòrica a favor de la hipòtesi, de la finitud de l'univers. La teoria de la relativitat general ens ensenya que la inèrcia d’un cos determinat és tant més gran com més masses ponderables hi ha al seu entorn; per tant, sembla perfectament natural atribuir l’efecte d’inèrcia total d’un cos a la interacció entre aquest i els altres cossos de l’univers; igual que ho és la gravetat des de Newton, totalment atribuït a una interacció de cossos entre si. Podem deduir de les equacions de la teoria de la relativitat general que aquesta explicació de la inèrcia per l'única interacció entre les masses -com demanava, per exemple, Ernst Mach- suposa necessàriament un univers espacialment finit.
El model d'Einstein també suposa un univers estàtic, el radi de la hipersfera es manté invariable al llarg del temps. En realitat, les solucions cosmològiques de la relativitat permeten preveure un espai que s’expandeixi o es contregui amb el pas del temps: això és el que demostra el teòric rus Alexander Friedmann entre 1922 i 1924. El model d’Einstein s’abandonarà a favor de solucions dinàmiques. Però la novetat continua sent: és possible imaginar un espai finit sense límit. A més, també és possible preveure un espai infinit. Per tant, la relativitat ha actualitzat totalment el dilema finit o infinit, posant a disposició dels cosmòlegs espais explícits finits o explícitament infinits.
A les 14:30 UTC del 3 de juliol de 2021, la primera flamarada de classe X (en realitat una flamarada x1.5) del Cicle Solar 25 va ser vista al Sol.
També hi va haver diverses flamarades B i C, i fins i tot una M al dia anterior a la flamarada x1,5. Es pot veure aquesta sèrie aprop de la vora a la part superior dreta (una posició del rellotge d'aproximadament 02:00) en aquesta pel·lícula diària en la banda de pas AIA 94 Å de SDO. Aquestes flamarades també es van veure en l'EVE de SDO i en el XRS de GOES-16.
Tot i que el sol semblava bastant tranquil, una erupció solar important va tenir lloc aquest dissabte, 3 de juliol de 2021. La primera X classificada del 25e cicle solar, va interrompre les emissions de ràdio a la Terra.
Això va succeir aquest dissabte, 3 de juliol de 2021. Una important flamarada solar va assolir el seu punt àlgid abans de les 4:30 p.m. Classificada X1.59, va ser observat pel satèl·lit Solar Dynamics Observatory al costat nord-oest a l’extrem de la nostra estrella. I aquesta és la primera flamarada solar de classe X, la classe de flamarades més intenses, del nostre cicle 25 del Sol. La primera també des del 2017, que havia estat de classe X9, nou vegades més potent.
Es va enregistrar una emissió de ràdio tipus II a una velocitat aproximada de 375 km/s. El senyal d'una expulsió de material coronal que acompanyava a l’erupció. L’atmosfera superior de la Terra es va ionitzar breument. El resultat: una apagada d’aproximadament una hora d’emissió de ràdio d’ona curta sobre l’oceà Atlàntic. Una apagada que mariners, aviadors i operadors de ràdio han notat.
Clic per engrandir. En vermell, la regió pertorbada per l’erupció solar del 3 de juliol. Crèdit: NOAA
Un rar "ganxo magnètic"
A les illes Lofoten (Noruega), un observatori meteorològic espacial va experimentar pertorbacions que no coneixia des de feia diversos anys: Una ràfega de ràdio, una pertorbació ionosfèrica i un augment de corrents elèctriques al terra. Però també una pertorbació encara més rara: una desviació del camp magnètic local.
Clic per engrandir. Aquest dissabte, 3 de juliol de 2021, els instruments d’un observatori meteorològic espacial basat a les illes Lofoten (Noruega) van registrar diversos tipus de pertorbacions relacionades amb una flamarada solar en curs. Crèdit: Polarlightcenter.
Per descriure-ho, els investigadors parlen de "ganxo magnètic". Al
ionitzar l’atmosfera superior de la Terra, la flamarada solar va fer que
els corrents flueixin entre 60 i 100 quilòmetres per sobre de la
superfície del nostre planeta. Aquests corrents, al seu torn, van
canviar el camp magnètic polar de la Terra. A diferència de les
pertorbacions geomagnètiques que es produeixen amb els CME pocs dies
després d’una erupció, es produeix un ganxo magnètic durant una
erupció. Acostumen a produir-se durant erupcions ràpides i impulsives
com aquesta.
L’erupció probablement va néixer d’una taca solar anomenada AR2838 (regió activa 2838) i que no existia poques hores abans. Una nova prova de la dificultat que representa poder predir l’activitat solar.
Els moviments d’una notable estructura còsmica s’han mesurat per primera vegada mitjançant l’observatori de raigs X Chandra de la NASA. L’ona explosiva i els residus d’una estrella que ha esclatat es veuen allunyant-se del lloc de l’explosió i xocant amb la paret de gas circumdant.
Els astrònoms estimen que la llum de l'explosió de la supernova va arribar a la Terra fa uns 1.700 anys o quan l'imperi maia estava florint i la dinastia Jin governava la Xina. Malgrat això, segons els estàndards còsmics, el romanent de supernova format per l'explosió, anomenat MSH 15-52, és una de les més joves de la Via Làctia. La explosió va formar estrella superdensa i magnetitzada anomenada púlsar, que després va fer esclatar una bombolla de partícules energètiques, una nebulosa emissora de raigs X.
Clic per engrandir. Imatges de MSH 15-52. Crèdit Imatges: NASA/SAO/NCSU/Borkowski et al.
Des de l'explosió, el romanent de supernova -format per les restes de l'estrella destrossada, més l'ona expansiva de l'explosió- i la nebulosa de raigs X han anat canviant a mesura que s'expandeixen cap a l'espai. En particular, el romanent de supernova i la nebulosa de raigs X tenen ara la forma semblant a uns dits i al palmell d'una mà.
Anteriorment, els astrònoms havien publicat una vista completa amb el Chandra de la "mà", com es mostra en el gràfic principal. Un nou estudi informa ara de la rapidesa amb la qual es mou el romanent de supernova associat a la mà, al xocar amb un núvol de gas anomenat RCW 89. La vora interior d'aquest núvol forma una paret de gas situada a uns 35 anys llum del centre de l'explosió.
El rectangle (fixat en l'espai) destaca el moviment de l'ona expansiva de l'explosió, que es troba a prop d'una de les puntes dels dits. Aquesta característica es mou a gairebé 9 milions de milles per hora (14'5 milions de Km/h). Els quadrats fixos (que es veuen en les imatges de sota) tanquen cúmuls de magnesi i neó que probablement es van formar en l'estrella abans que explotés i van sortir disparats a l'espai una vegada que l'estrella va esclatar. Algunes d'aquestes restes de l'explosió es mouen a velocitats encara més ràpides, de més de 11 milions de milles per hora (17'7 milions de Km/h). Una versió en color de la imatge de 2018 mostra els dits en blau i verd i els cúmuls de magnesi i neó en vermell i groc.
Tot i que es tracta de velocitats sorprenentment altes, en realitat representen una desacceleració del romanent. Els investigadors estimen que per arribar a la vora més llunyana de RCW 89, el material hauria de viatjar de mitjana a gairebé 48'2 milions de Km per hora. Aquesta estimació es basa en l'edat del romanent de supernova i en la distància entre el centre de l'explosió i RCW 89. Aquesta diferència de velocitat implica que el material ha travessat una cavitat de gas de baixa densitat i després s'ha desaccelerat significativament al xocar amb RCW 89.
És probable que l'estrella explotada hagi perdut part o tota la seva capa exterior de gas d'hidrogen amb el vent, formant una cavitat, abans d'explotar, com ho va fer l'estrella que va explotar per formar el conegut romanent de supernova Cassiopeia A (Cas A), que és molt més jove, amb una edat d'uns 350 anys. Al voltant del 30% de les estrelles massives que col·lapsen per formar supernoves són d'aquest tipus. Els cúmuls de runa observats en el romanent de supernova de 1.700 anys d'antiguitat podrien ser versions més antigues dels observats a Cas A en longituds d'ona òptiques pel que fa a les seves velocitats i densitats inicials. Això vol dir que aquests dos objectes podrien tenir la mateixa font subjacent per les seves explosions, que probablement estigui relacionada amb la forma en què exploten les estrelles desposseïdes de capes d'hidrogen. Malgrat això, els astrònoms encara no comprenen els detalls d'això i seguiran estudiant aquesta possibilitat.
Un article que descriu aquests resultats apareix en el nombre del 1 de juny de 2020 de la revista The Astrophysical Journal Letters, i una pre-impressió està disponible en línia. Els autors de l'estudi són Kazimierz Borkowski, Stephen Reynolds i William Miltich, tots de la Universitat Estatal de Carolina de Nord a Raleigh.
El Centre de Vol Espacial Marshall de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centre de Raigs X Chandra del Smithsonian Astrophysical Observatory controla la ciència des de Cambridge Massachusetts i les operacions de vol des de Burlington, Massachusetts.
Pots llegir més sobre l'Observatori de Raigs X Chandra fent un clic aquí.
