Catàleg Caldwell del Hubble. Objecte C15

Clic per engrandir. Imatge de la nebulosa C15. Crèdit: NASA, ESA, B. Balick i J.
Alexander (University of Washington), A. Hajian (U.S. Naval Observatory), Y.
Terzian (Cornell University), M. Perinotto (Università degli Studi di Firenze), i
P. Patriarchi (Osservatorio Astrofisico di Arcetri).

Quan els observadors miren directament a Caldwell 15 a través d'un petit telescopi, normalment només veuen l'estrella central blanca i brillant de la nebulosa. No obstant això, al desviar la mirada, apartant la vista de la estrella central, els bulbs de núvols de pols de la nebulosa surten a la llum. Aquest truc òptic li va valer a aquesta nebulosa planetària el nom de "nebulosa de l'ull que parpelleja". 

La romanent estrella de la brillant nebulosa de l'ull que parpelleja, una nana blanca, està envoltada per un orbe verdós de gas i pols, les capes exteriors de l'estrella cremada que es van desprendre cap a l'espai. Aquest núvol està flanquejat a banda i banda per esclats de gas vermell anomenats FLIERS, sigles en anglès de regions d'emissió ràpida de baixa ionització. En aquestes característiques relativament joves, els àtoms carregats elèctricament surten disparats cap a l'espai a velocitats supersòniques. Aquesta imatge de Caldwell 15 va ser capturada per la Càmera Planetària i de Gran Angular 2 del Hubble al gener de 1996 per ajudar els astrònoms a entendre millor com es formen els "fliers" de la nebulosa.

Caldwell 15 va ser descoberta per l'astrònom britànic William Herschel en 1793. Amb una magnitud de 8,8, la nebulosa es troba a la constel·lació del Cigne, i s'observa millor durant les càlides nits d'estiu a l'hemisferi nord. Per als observadors de l'hemisferi sud apareixerà baixa en el cel de nord durant l'hivern. També coneguda com NGC 6826, Caldwell 15 es troba a uns 2.200 anys llum de la Terra. Jove i petita, la nebulosa planetària només té uns 10,000 anys i menys de mig any llum de diàmetre.

Clic per engrandir. Imatge en raigs X del Chandra de C15. Crèdit: Chandra/NASA.

Per més informació sobre les observacions de Caldwell del Hubble, feu un clic aquí.

C15 al web de la NASA
Índex del Catàleg Caldwell del blog
 

 

El Hubble veu un enlluernador collaret còsmic

Clic per engrandir. Crèdit: ESA/Hubble & NASA, K. Noll

La interacció de dues estrelles condemnades ha creat aquest espectacular anell adornat amb brillants cúmuls de gas: un collaret de diamants de proporcions còsmiques. Coneguda apropiadament com la "nebulosa del collaret", aquesta nebulosa planetària es troba a 15.000 anys llum de la Terra, a la petita i tènue constel·lació de la Sageta. 

Un parell d'estrelles similars al Sol que s'orbiten estretament van donar lloc a la nebulosa del Collaret, que també rep el nom menys glamurós de PN G054.203.4. Fa aproximadament 10.000 anys, una de les estrelles envellides es va expandir i va engolir a la seva companya més petita, creant el que els astrònoms anomenen un "embolcall comú". L'estrella més petita va continuar orbitant dins de la seva companya més gran, augmentant la velocitat de rotació de la gegant inflada fins que grans parts d'ella van fugir cap a l'espai. Aquest anell de runa que s'escapa va formar la nebulosa del Collaret, amb grups de gas particularment densos que formen els "diamants" brillants al voltant de l'anell.

La parella d'estrelles que va crear la nebulosa del Collaret roman tan propera -separada per només diversos milions de quilòmetres- que apareix com un únic punt brillant en el centre d'aquesta imatge. Malgrat la seva estreta trobada, les estrelles segueixen girant furiosament una al voltant de l'altra, completant una òrbita en poc més d'un dia.

El Hubble va publicar anteriorment una imatge de la nebulosa del Collaret, però aquesta nova imatge utilitza tècniques de processament avançades per crear una visió millorada i fresca d'aquest intrigant objecte. La imatge composta inclou diverses exposicions de la Càmera de Gran Angular 3 del Hubble.

 

Ho he vist aquí.

Un cop assolits els objectius, la NASA vol superar els límits amb l'helicòpter marcià Ingenuity

Clic per engrandir. El rover de Mart Perseverance de la NASA és visible a la cantonada
superior esquerra d'aquesta imatge que l'helicòpter marcià Ingenuity de la NASA va
prendre durant el seu tercer vol, el 25 d'abril de 2021. L'helicòpter volava a una alçada
de 5 metres i a uns 85 metres del rover en aquell moment. Crèdit: NASA, JPL-Caltech.

Ara que l'helicòpter Ingenuity de la NASA ha assolit l'objectiu d'aconseguir un vol motoritzat i controlat d'una aeronau al planeta vermell, i amb les dades de la seva prova de vol més recent; el 25 d'abril, el projecte de demostració tecnològica ha complert o superat tots els seus objectius tècnics. L'equip de l'Ingenuity ara ampliarà les seves prestacions a Mart. 

El quart vol de l'Ingenuity des del camp de vol Wright Brothers, nom de l'aeròdrom marcià en què es va realitzar el vol, estava programat per enlairar-se el dijous 29 d'abril a les 10:12 a.m. EDT (12:30 hora local de Mart), i s'esperava que les primeres dades tornin al Laboratori de Propulsió a Raig de la NASA al sud de Califòrnia a les 01:21 p.m. EDT.

"Des milions de quilòmetres de distància, l'Ingenuity va comprovar totes les caselles tècniques que teníem a la NASA sobre la possibilitat d'un vol motoritzat i controlat en el planeta vermell", va dir Lori Glaze, directora de la Divisió de Ciència Planetària de la NASA. "Les futures missions d'exploració de Mart poden ara considerar amb confiança la capacitat afegida que una exploració aèria pot aportar a una missió científica".

L'equip de l'Ingenuity havia de complir tres objectius per declarar la demostració tecnològica un èxit complet: El primer objectiu es va complir fa uns sis anys, quan l'equip va demostrar a la cambra del simulador espacial de 7,6 metres de diàmetre del JPL que el vol motoritzat i controlat en la fina atmosfera de Mart era més que un exercici teòric. El segon objectiu, volar a Mart, es va complir quan l'Ingenuity va volar per primera vegada el 19 d'abril. L'equip va superar l'últim gran objectiu amb el tercer vol, quan l'Ingenuity es va elevar 5 metres, volant 50 metres i tornant a una velocitat màxima de 2 metres per segon, augmentant la rica col·lecció de coneixements que l'equip ha obtingut durant la seva campanya de vols de prova.

Imatges del centre de control del Ingenuity durant el seguiment del primer vol de
'helicòpter marcià. Podeu triar l'idioma de la subtitulació a la configuració
del vídeo. Crèdit: NASA, YouTube.

"Quan les potes d'aterratge de l'Ingenuity van tocar terra després d'aquest tercer vol, vam saber que havíem acumulat dades més que suficients per ajudar els enginyers a dissenyar futures generacions d'helicòpters per a Mart", va dir J. "Bob" Balaram, enginyer en cap de l'Ingenuity al JPL. "Ara planegem ampliar l'abast, la velocitat i la durada per obtenir més informació sobre el rendiment".

El quart vol pretén demostrar el valor potencial d'aquesta perspectiva aèria. La prova de vol començarà amb l'Ingenuity ascendint a una altitud de 5 metres i dirigint-se cap al sud, sobrevolant roques, ondulacions de sorra i petits cràters d'impacte durant 84 metres. Mentre vola, l'helicòpter utilitzarà la seva càmera de navegació cara avall per recollir imatges de la superfície cada 1,2 metres des d'aquest punt fins que recorri un total de 133 metres. A continuació, el Ingenuity passarà a volar i prendrà imatges amb la seva càmera en color abans de tornar al camp de vol Wright Brothers.

"Per assolir la distància necessària per a aquest vol d'exploració, anem a batre els nostres propis rècords de Mart establerts durant el tercer vol", va dir Johnny Lam, pilot de suport de l'Helicòpter Ingenuity de Mart al JPL. "Anem a augmentar el temps en l'aire de 80 segons a 117, augmentant la nostra velocitat aèria màxima de 2 metres per segon a 3,5, i més que duplicant el nostre abast total".

Després de rebre les dades de la càmera de vol, l'equip de Ingenuity estudiarà el seu pla per al cinquè vol.

"Hem estat estudiant diverses opcions sobre com podria ser un cinquè vol", va dir Balaram. "Però preguntar-me quines connotacions implica després d'un reeixit vol 4... l'equip segueix obstinat a construir la nostra experiència de vol pas a pas".

Ho he vist aquí.

Perseverance 11. Descobrint el rover: Marques (1)

El disseny del rover Perseverance

El rover de Mart 2020, Perseverance, es basa en la configuració del rover Curiosity del Mars Science Laboratory. Té la mida d'un cotxe, uns 3 metres de llarg (sense incloure el braç), 2,7 metres d'ample i 2,2 metres d'alt. Però amb 1.025 quilos, pesa menys que un cotxe compacte. D'alguna manera, les peces del rover són similars a les que necessitaria qualsevol ésser viu per mantenir-se "viu" i poder explorar.   

Missatges al Rover de Mart Perseverance

Des de les polseres fins a l'art corporal, els humans s'han adornat durant milers d'anys. Les naus espacials que enviem a Mart no són diferents. Molts orbitadors, mòduls d'aterratge i rovers de la NASA volen amb obres d'art, signes i símbols a bord que reflecteixen l'època i el lloc en què van ser creats.

El rover Perseverance té diversos ornaments, que van ser acuradament triats, dissenyats i després gravats en peces de titani o alumini. Alguns dissenys celebren missions passades, mentre que altres ofereixen esperança per a futurs èxits humans a Mart. 

Codi al paracaigudes

Clic per engrandir.

Imatge superior: Aquesta imatge va ser presa per una càmera enfocada al paracaigudes a bord de la coberta posterior protectora del rover Perseverance de la NASA durant el seu descens cap al cràter Jezero de Mart el 18 de febrer de 2021. Utilitzant un codi binari, s'han codificat dos missatges en els grills del paracaigudes de color blanc neutre i taronja internacional (les seccions que conformen la forma semiesfèrica de la coberta).  

La part interior diu "DARE MIGHTY THINGS" que podem traduir com "atreveix-te a fer coses poderoses", i cada paraula està situada en el seu propi anell de grills. La banda exterior de la coberta proporciona les coordenades GPS del Laboratori de Propulsió a Raig de la NASA al sud de Califòrnia, on es va construir el rover i es gestiona el projecte.

L'enginyer de sistemes del Mars 2020 Perseverance, Ian Clark, va dissenyar el patró de codi binari. El refrany és el lema de JPL i és un abreujament d'una cita del discurs "Strenuous Life" (vida extenuant) de Teddy Roosevelt: "Molt millor és atrevir-se a coses poderoses, guanyar triomfs gloriosos, encara que estiguin jalonats de fracassos [...] que classificar-se amb aquests pobres esperits que ni gaudeixen ni pateixen molt, perquè viuen en un crepuscle gris que no coneix la victòria ni la derrota". Crèdit: NASA/JPL-Caltech.

El rover de Mart Perseverance no és l'únic lloc per a un trencaclosques lúdic. Resulta que el paracaigudes també ho és. Els enginyers van integrar un patró únic en les seccions blanca i taronja del paracaigudes supersònic de 21 metres de diàmetre del Perseverance. Mentre el rover aterrava, les càmeres van prendre imatges del paracaigudes durant el descens a través de l'atmosfera marciana. Les imatges ajuden els enginyers a conèixer l'orientació precisa del paracaigudes mentre s'infla. Els enginyers van veure això com una oportunitat per a un trencaclosques cerebral binari: així que dins de cada fila circular del paracaigudes, han afegit les paraules "Dare Mighty Things" en codi binari. La frase procedeix d'un discurs del president Theodore Roosevelt. També és el lema del Laboratori de Propulsió a Raig de la NASA (JPL). En la vora exterior del paracaigudes estan les coordenades del Sistema de Posicionament Global (GPS) del JPL, al sud de Califòrnia, a on l'equip va construir el rover Perseverance.

Clic per engrandir. La nau Mars Perseverance de la NASA va prendre aquesta imatge durant el seu descens a Mart, utilitzant la seva càmera B d'observació del paracaigudes. Aquesta càmera està muntada a la part posterior de la nau i mira cap a dalt al paracaigudes. Es tracta d'un fotograma d'una seqüència capturada per la càmera durant la presa de vídeo. Crèdit: NASA, JPL-Caltech. 

Placa "explorar com un"

Clic per engrandir. Crèdit: NASA, JPL-Caltech

Gairebé 11 milions de persones de tot el món tenen una cosa en comú: el seu nom està a bord del rover Perseverance. Tres xips de silici de la mida d'una ungla amb 10,9 milions de noms gravats en ells estan fixats a una placa d'alumini muntada en un travesser del rover. 

En la mateixa placa hi ha una imatge gravada amb làser que mostra la Terra i Mart a banda i banda del nostre Sol, l'estrella que dóna llum a tots dos planetes. Els raigs de Sol porten un missatge especial -"Explorar com un" - escrit com a punts i ratlles en codi Morse. 

Clic per engrandir. Crèdit: NASA, JPL-Caltech

No és la primera vegada que s'envia codi Morse a Mart. El rover Curiosity a Mart té un patró de punts i ratlles a la banda de rodament de les rodes.

Placa d'identificació del Perseverance

 Clic per engrandir. Crèdit: NASA, JPL-Caltech

"Nosaltres, no com a nació sinó com a éssers humans, no ens rendirem. La raça humana sempre perseverarà en el futur". Aquestes paraules van ser escrites per Alexander Mather, l'estudiant de setè grau que va proposar el nom d'aquest rover en aquest assaig guanyador. Els cinc rovers que han rodat per Mart han estat batejats per estudiants.

El nom Perseverance està gravat en una placa de titani muntada en el braç robòtic del rover. A més de tenir un gran aspecte en les fotos (vegeu la placa d'identificació del Curiosity), aquesta placa té dues funcions importants. Protegeix els cables elèctrics del braç robòtic durant l'aterratge. També evita que aquests cables es refredin massa, perquè el color negre de la placa absorbeix la calor del Sol. Els mòduls d'aterratge i els rovers de la NASA estan construïts per resistir les fredes condicions marcianes.  

Placa de la missió Mars 2020

Clic per engrandir. Crèdit: NASA, JPL-Caltech

La missió Mart 2020, anomenada així pel seu any de llançament, està gravada en una altra placa de titani fixada a la part superior del braç robòtic del rover. Al costat del nom de la missió està l'identificador de la mateixa. 

Es tracta del primer número d'identificació de Producte (PIN) oficial fora del planeta, emès en part per la Societat d'Enginyers d'Automoció, similar al número d'identificació dels Vehicles (VIN) assignat als vehicles de carretera. Els  números PIN s'assignen als vehicles tot terreny, entre els quals ara es troba un robot de sis rodes que es condueix tot sol per explorar Mart.  

Clic per engrandir. Crèdit: NASA, JPL-Caltech

Un PIN o VIN és un conjunt únic de lletres i números, gairebé com una empremta dactilar, que es pot "descodificar" per revelar l'any, el tipus de vehicle, el fabricant i fins i tot la fàbrica en la qual es va construir un cotxe o un camió. La Mars Perseverance porta el primer número oficial d'identificació de producte assignat a una nau espacial. Les futures naus espacials podrien tenir els seus propis PIN, codificant informació com a on van a explorar, quina energia utilitzen i quants instruments porten.

A continuació s'explica com desxifrar els 17 dígits del PIN de la nau Mars Perseverance:

Clic per engrandir. Crèdit: NASA, JPL-Caltech. infografia en català Sci-bit

Placa de la evolució del rover

 Clic per engrandir. Crèdit: NASA, JPL-Caltech

Una placa d'alumini negre muntada a la coberta superior del Perseverance, prop del pal de la seva càmera, representa a la família de rovers Marcians de la NASA en l'ordre en que van aterrar a Mart. D'esquerra a dreta es pot veure el primer rover, Sojourner (1997), seguit dels rovers bessons Spirit i Opportunity (2004), i després Curiosity (2012), que segueix explorant en l'actualitat. Perseverance i l'Ingenuity (2021), l'helicòpter que aquesta missió porta a Mart, condueixen a aquest grup cap al futur, aprofitant els coneixements adquirits pels anteriors exploradors de la NASA.

Placa artística de la bandera dels Estats Units 

Totes les naus espacials de la NASA inclouen una bandera dels Estats Units. Encara que el Perseverance és operat per la NASA, els seus equips científics i d'enginyeria inclouen personal d'altres agències espacials i països. Noruega, Espanya i França han aportat importants instruments científics al rover. Aquesta placa es troba a la base del pal de teledetecció del Perseverance. 

Properament us oferirem el segon capítol d'aquesta equipació.

Ho he vist aquí.

Gabinet de curiositats. 7 Una estranya família de pell blava

Clic per engrandir. Els Blaus Fugate, l'increïble família de Troublesome
Creek. Crèdit: CC by 4.0, Plos, Pixabay

Un dia de 1975, el personal sanitari d'una ambulància va entrar en pànic durant el recorregut des de la ciutat de Hazard a la clínica Lexington. A bord: un nadó, Benjamin; acabat de néixer i de color porpra com una pruna. És clar que el nen no s’ofegava i tot i això, els metges no poden explicar el preocupant color blavós de la cara. A la seva arribada, va ser sotmès a diverses proves que van intentar desvelar el misteri i al tercer dia, els metges es van resignar a la idea de realitzar una transfusió. Va ser llavors quan l’àvia del nounat intervé, amb una pregunta inesperada com a mínim: "Heu sentit mai a parlar dels Blaus Fugate de Troublesome Creek?".

La gent blava de Troublesome Creek

A la dècada de 1820, un jove orfe francès anomenat Martin Fugate va emigrar als Estats Units a la vora de Troublesome Creek, un modest riu que travessa el cor de Kentucky. Res sembla particularment distingir-lo d’un altre... excepte l’estrany tint blau que li acoloreix la pell. Aquest tret atípic no li impedeix casar-se amb Elizabeth Smith, una dona de pell pàl·lida que, per un gir inesperat del destí, porta el mateix gen recessiu que ell. Junts donen a llum set fills, quatre dels quals tenen la pell blava. Aïllats geogràficament -i possiblement socialment- els Fugate romanen a les afores de la ciutat de Hazard. Es casen amb els seus veïns i amb els altres, i a poc a poc l’anomenada “gent blava” s’està convertint en notòria al voltant de Troublesome Creek i Ball Creek.

Tanmateix, no va ser fins a la dècada de 1960 que la seva història va arribar a orelles de l’hematòloga Madison Cawein que, amb la infermera Ruth Pendergrass, els va fer famosos a la comunitat mèdica. Van, prenen diverses mostres de sang dels descendents blaus del Fugate, però és un estudi realitzat pel doctor E.M. Scott que finalment els posa en el bon camí. Scott ja havia redactat un informe el 1960 que detallava un fenomen similar entre els Alaska i teoritzava que els hi manca l'enzim citocrom b₅ reductasa, normalment responsable de convertir la methemoglobina en hemogoblina. Per tant, les persones amb aquest trastorn tenen poca sang en oxigen, el color marró del qual apareix blavós sota la pell clara. 

Comparació entre la hemoglobina (esquerra) i la methemoglobina
(dreta). Crèdit: DeBaun, Vichinsky

Una línia de color blau pàl·lid

Benjamin, com molts descendents dels Fugate, va recuperar la pell de color rosa després d’unes setmanes, mostrant només puntes blaves quan tenia fred o experimentava una forta emoció. És l’últim descendent conegut dels Fugate en qui es manifesta aquest tret. Davant seu, la seva besàvia Luna havia marcat el record dels seus parents i dels seus metges amb una pell que va romandre d’un blau intens al llarg de la seva vida. Tot i que cap trastorn de salut sembla haver afectat greument els membres de l'extensa família Fugate, Cawein assenyala dos dels seus pacients: "Estaven realment avergonyits de ser blaus [...] Es veia com els molestava".

Clic per engrandir. Luna "Blue" Fugate Stacy, la besàvia de Benjamin.
Crèdit: Foto de família, findagrave.com

Mitjançant l’administració d’un tractament amb blau de metilè, va aconseguir restaurar la gent blava de Troublesome Creek en uns tons rosats en pocs minuts, per al seu delit. Pendergrass recorda: "Estaven canviant de color davant dels nostres ulls! Va ser realment emocionant veure-ho". Amb la proliferació de carreteres, els descendents dels Fugates s’han dispersat gradualment i el gen recessiu que els va fer tan famosos és cada vegada més tranquil. La seva commovedora relació amb Madison Cawein i Ruth Pendergrass probablement serà el tema d’un futur episodi de Science Hunters, així que acabarem aquest capítol del Gabinet de curiositats amb aquesta frase de Ruth que ens convida a ser amables: “Eren pobres, però eren bones persones".

I set! Ens veiem properament per a un nou capítol del Gabinet de curiositats. Crèdit: nosorogua, Adobe Stock, Futura  

Veure:

Anterior: 6 Joies per a astrònoms

Següent:  8 Micrographia, el llibre de ciència més bonic mai publicat

Ho he vist aquí.

Catàleg Caldwell del Hubble. Objecte C14

Clic per engrandir. Caldwell C14. Crèdit: NASA, ESA, i S. Casertano (Space
Telescope Science Institute); Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Visible a simple vista des d'un lloc fosc, Caldwell 14 és conegut popularment com el Cúmul Doble de Perseu. Aquests dos brillants cúmuls oberts, també anomenats NGC 869 i NGC 884, apareixen un al costat de l'altre, aproximadament a mig camí entre les brillants estrelles de les constel·lacions de Perseu i Cassiopea. Situats a uns 7.500 anys llum de distància, els cúmuls contenen centenars d'estrelles calentes i joves que fan que brillin amb magnituds aparents de 5,3 i 6,1 en el nostre cel. A primera vista, els dos cúmuls semblen una gran taca nebulosa, però els prismàtics i els telescopis divideixen perfectament la parella, proporcionant boniques vistes d'aquest tresor celeste. El Cúmul Doble apareix en la seva màxima expressió per als observadors de l'hemisferi nord a la fi de la tardor o principis de l'hivern. (Els observadors de l'hemisferi sud propers a l'equador haurien buscar-lo a finals de la primavera o principis de l'estiu). 

Clic per engrandir. Una imatge terrestre del DSS, sigles de Digitized Sky Survey
(estudi digitalitzat del cel), en la part superior esquerra, mostra Caldwell 14, el
cúmul doble de Perseu, amb un contorn de la regió fotografiat per la Càmera
Planetària de Gran Angular 2 (WFPC2) del Hubble. Crèdit: Imatge terrestre: DSS
sigles en anglès de Digitized Sky Survey (Estudi digitalitzat del cel); Imatge del
Hubble: NASA, ESA, i S. Casertano (Space Telescope Science Institute);
Processament: Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Aquesta imatge del Hubble, presa amb la Càmera Planetària de Gran Angular 2, mostra les estrelles de NGC 884 (el membre més oriental de la parella). Capturada a través d'un únic filtre de llum visible i acolorida en blau, la imatge va ser presa com una observació "paral·lela", obtinguda mentre el telescopi utilitzava un altre dels seus instruments científics per apuntar a un objecte proper. 

C14 al web de la NASA
Índex del catàleg Caldwell del blog

Els forats negres son estrelles de neutrons transformades per la matèria fosca?

Clic per engrandir. El camp gravitacional d'un forat negre envoltat d'un disc d'acreció
calent i brillant distorsiona fortament l'imatge d'aquest disc. Aquesta imatge extreta
d'una simulació, ens mostra el que veuria un observador apropant-se a la estrella
compacta en una direcció lleugerament inclinada sobre el disc d'acreció. La part
del disc situada darrera del forat negre sembla inclinat 90º i esdevé visible. Jean-Pierre
Luminet va fer la primera simulació d'aquestes imatges el 1979. Crèdit:
Jean-Pierre Luminet, Jean-Alain Marck. 

Els forats negres d’una a poques masses solars no haurien d’existir com a producte de l’evolució estel·lar. Sembla que Ligo i Virgo ja n’han detectat un, el que suggereix que n’hi ha molts. Una manera d’explicar la seva existència consisteix en la captura de matèria fosca per part d’estrelles de neutrons. Una prova d'aquesta teoria seria possible.

Les estrelles amb masses inferiors a 8-10 masses solars estan destinades a acabar les seves vides sota la forma de nanes blanques que es refrederant lentament fins al punt de cristal·litzar. Així que sens dubte, hi ha una massa límit descoberta a principis dels anys trenta pel premi Nobel de física Subrahmanyan Chandrasekhar de l’ordre de 1,4 de la massa solar, però tenim bones raons per creure que abans de convertir-se en nanes blanques, aquestes estrelles perdran part de la seva massa en forma de vents estel·lars quan s’hauran convertit en gegantes vermelles.

Més enllà de les 10 masses solars, les estrelles acabaran consumint el seu combustible termonuclear i quan la pressió del flux de fotons produït per les reaccions de fusió caigui bruscament, col·lapsaran gravitatòriament. Es creu que en la majoria dels casos es produirà una supernova tipus SN II. Si la pèrdua de massa, de nou a causa dels vents estel·lars i sobretot de l'explosió és suficient, el cor de l'estrella que col·lapsa es convertirà en una estrella de neutrons. Però, en cas contrari, fins i tot aquest nucli ultra dens no serà capaç de suportar la força de pressió de la gravetat i es col·lapsarà, donant el que anomenem forat negre estel·lar.

Com en el cas de les nanes blanques, hi ha una massa límit derivada de les propietats quàntiques i relativistes de la matèria. Tot i això, hi ha incerteses sobre aquesta massa límit perquè, per calcular-la adequadament, seria necessari conèixer l’efecte precís de les forces nuclears entre els nucleons resultants de la seva estructura en quarks i d’equacions no lineals, per tant particularment difícils de resoldre a partir de la QCD (Sigles en anglès de quantum chromodynamics, Cromo dinàmica quàntica).

Sabem que aquesta massa límit no pot ser superior a 6 masses solars, però les determinacions de les masses de l'estrelles de neutrons conegudes, sovint púlsars, indiquen que generalment aquestes estrelles compactes tenen masses entre una i dues masses solars amb una mitjana que és de l’ordre de 1,4 de massa solar. El misteri es manté fins als nostres dies. 

Podeu triar l'idioma de la subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: ECP Group, YouTube

Els forats negres es troben entre els objectes més opacs de l’Univers. Afortunadament, però, són dels més atractius, i és pel seu poder desmesurat d’atracció que els podem detectar. Els forats negres gegants són els ogres més monstruosos del zoo còsmic, però no són armes de destrucció massiva. Els dolls de matèria que produeixen haurien ajudat a encendre les primeres estrelles i formar les primeres galàxies. Hubert Reeves i Jean-Pierre Luminet, especialistes en cosmologia contemporània, responen a totes les vostres preguntes. Per obtenir més informació, visiteu el lloc web  Du Big Bang au Vivant.

Forats negres "solars"?

Per a les estrelles que contenen almenys 30 masses solars, generalment s’accepta que es convertiran en forats negres, però de nou, els processos de pèrdua de massa faran que l’objecte resultant sigui inferior al de l’estrella mare. Hem tractat de fer simulacions numèriques de la formació d'aquests forats negres estel·lars i, per descomptat, les observacions les han acompanyat per mitjà de l'astronomia dels raigs X. Va resultar que els forats negres estel·lars tenen masses almenys sis vegades la del Sol i poques vegades superen les 10 masses solars.

Tanmateix, res impedeix que els forats negres estel·lars creixin de mida mitjançant l'acumulació de massa d'una estrella companya massiva quan es troben en un sistema binari. Tot i això, tots van quedar sorpresos per les masses determinades mitjançant l’emissió d’ones gravitacionals que acompanyaven fusions de forats negres descoberts amb els detectors Ligo i Virgo ja que eren algunes dotzenes de masses solars com a mínim per forat negre.

L'astronomia gravitacional amb aquests instruments, per contra, ha descobert un forat negre "solar" la massa del qual semblava estar abans de la seva fusió amb el seu company en només 2,6 masses solars. En qualsevol cas, això és el que ens diuen les anàlisis de la font GW190814. Podria tractar-se d’una estrella de neutrons però, novament com hem explicat anteriorment, seria inaudit.

Suposem que els objectes compactes amb menys de 5 masses solars i de més de 20 masses solars (que va ser el cas de la primera font d’ones gravitacionals detectades amb Ligo, GW150914 ), excloent els forats negres supermassius, són de fet forats negres. S'ha suggerit que de fet són forats negres primordials produïts durant el Big Bang, quan la densitat de la matèria era tan alta que les fluctuacions podrien provocar sobredensitats que causessin el col·lapse d'aquesta matèria. Es pot demostrar que es va produïr un espectre de masses diferents per a les regions col·lapsades que es van convertir en forats negres. Això ha portat a alguns a creure, durant molt de temps, que alguna o tota la matèria fosca estava formada en realitat per forats negres primordials.

Forats negres primaris de massa sublunar?

Tanmateix, si aquest escenari encara és possible, cada cop s’ha restringit més en les darreres dues dècades i certs intervals de massa estan fortament desafavorits, fins i tot exclosos. Tot i això, un equip d’investigadors del Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe de Tòquio acaba de mobilitzar aquesta hipòtesi en un marc més general que implica partícules de matèria fosca que no són necessàriament mini-forats negres primordials, publicada a la revista Physical Review Letters a la que es pot accedir en accés obert a arXiv.

La idea és aquesta, certament podem pensar que el forat negre de massa gairebé solar detectat amb GW190814 és directament un forat negre primordial, però també en podem generar un amb masses d’aquest ordre imaginant una estrella de neutrons que s'hagi empassat una certa quantitat de partícules de matèria fosca. O fins i tot només uns mini-forats negres primordials les masses dels quals serien inferiors a la de la Lluna. Desestabilitzada una vegada superat un determinat llindar de massa, l'estrella de neutrons col·lapsaria donant directament un forat negre.

La contribució d’aquest escenari, i que el fa interessant és que, segons els investigadors, un cop determinada la distribució dels forats negres “solars” mitjançant Ligo, Virgo i els seus cosins com Kagra, aquesta distribució no te la mateixa forma segons si aquests forats negres són producte d’estrelles de neutrons, que s’esfondren després de la captura de matèria fosca o forats negres primordials, o si aquests forats negres solars són directament forats negres primordials, o fins i tot tot i el producte del col·lapse d’estrelles segons processos encara poc entesos.

De fet, segons els astrofísics, la distribució massiva dels forats negres solars serà, en el primer cas, molt propera a la de les estrelles de neutrons progenitores. 

 

 Ho he vist aquí.