Gabinet de curiositats. 13 La pedra solar dels víkings

Clic per engrandir. La pedra solar que intriga tant als científics ha fet la seva aparició a
la sèrie de tv Vikings. Crèdit: History Channel

Per a aquest nou capítol del  gabinet de curiositats, explorarem el misteri de les pedres solars que els víkings haurien utilitzat per situar-se al mar.

Quan es pensa en els primers europeus que van trepitjar el continent americà, solen venir al cap els noms de Cristòfor Colom o Amerigo Vespucci. Però, el 1960, l'arqueòloga Anne Ingstad i el seu marit explorador Helge van fer un descobriment excepcional a Anse aux Meadows, un braç de vegetació vorejat per l'oceà a la costa de Terranova. Al lloc, munts de terra, fragments de fusta i reblons de metall escriuen una història molt diferent de la que s’ensenya als llibres. Aquestes restes testimonien una colònia víkinga establerta al Canadà fa més de 1.000 anys, mig mil·lenni abans de la arribada dels conqueridors.

Els víkings, poble de navegants.

Si recordem especialment l’Imperi Romà, les colònies britàniques o les invasions d’Atila l'Hun, no hem d’oblidar que els víkings foren ells mateixos grans conqueridors. Lluny d’estar confinats només a Escandinàvia, envaeixen i de vegades colonitzen no només Amèrica del Nord, sinó també França, Espanya, Itàlia, Groenlàndia, Rússia, la vora del mar Negre o encara el nord d’Àfrica. Quan era un nen (per l'autor de l'original), vaig descobrir amb sorpresa que entre les restes més antigues desenterrades a Melun –la prefectura de Sena i Marne, al sud de París– hi havia els artefactes dels invasors víkings que van venir a saquejar la ciutat al segle IX. La seva empremta radia molt més enllà de la terra on van néixer i la seva influència en la cultura europea és innegable.

Clic per engrandir. Vaixell víking dibuixat a Northumbria. Crèdit: British Library

Entre tots els modes de transport disponibles en aquell moment, un en particular va ser el favorit per aquesta orgullosa i formidable civilització. Tant si s’utilitza per viatjar, comerç o conquesta, el vaixell ha estat al centre de la cultura escandinava durant mil·lennis. Té un estatus sagrat, jugant un paper important en les cerimònies religioses i els ritus funeraris des d'almenys, l’època del ferro nòrdic (dels segles VI al X AC). Els víkings són, per tant, un poble de l’aigua, capaç de recórrer distàncies immenses gràcies a excel·lents habilitats de navegació, però també gràcies a un avanç tecnològic que sorprèn com a mínim: el descobriment de la pedra solar.

La pedra solar: llegenda o realitat?

La pedra solar (solarsteinn) va aparèixer en manuscrits medievals del segle XIII. Parlem d’un mineral molt útil, capaç de revelar la posició de l’estrella solar a través dels núvols més gruixuts, una benedicció per al marí obligat a creuar milers de quilòmetres a través del cercle polar. Si les fonts més antigues poden conduir als historiadors a creure que el tema és sobretot l'al·legoria, l'existència de la pedra és però de fet, testificat pels inventaris de les esglésies alemanyes i islandeses dels segles XV i XVI; però ni la seva composició ni el seu aspecte estan clarament detallats. Perdut al llarg de la història, l'objecte ha estat un misteri durant segles per a físics, historiadors i arqueòlegs.

Clic per engrandir. La pedra solar que tan intriga els científics apareix fins i tot a la
sèrie Vikings. Crèdit: History Channel.

La llum darrera del misteri

Va ser el 1967 quan l'arqueòleg danès Thorkild Ramskou va proposar un nou avantatge. Més d'una pedra transparent simple,  la solarsteinn seria un mineral polaritzant: cordierita o espat d'Islandia, i per tant dotat de propietats òptiques molt específiques. La cordierita és pleocroica: segons l’angle en què la llum la travessi, apareixerà d’un o altre color (blau, verd, groc, vermell/rosa, porpra/porpra o marró/taronja). Pel que fa a l’espat, per la seva banda és birrefringent: l’índex de refracció no només depèn del material sinó també de la direcció de polarització de l’ona de llum. Per tant, és possible, orientant un o altre d’aquests minerals cap al cel, determinar l’angle d’incidència del sol per tal de trobar-ne la posició. 

Espat d’Islàndia, un dels minerals que els víkings podrien haver utilitzat per a la
navegació. Crèdit: ArniEin, Wikimedia Commons   

El 2011, un estudi dut a terme pel físic francès Guy Ropars i el seu equip examina detalladament les qualitats de l’espat d’Islàndia i conclou amb entusiasme: “De fet, quan es gira simplement, un cristall birefringent pot despolaritzar-se completament al mateix temps, al punt anomenat isotropia, qualsevol estat de llum parcialment polaritzat, que ens permet endevinar la direcció del Sol. [...] Es pot aconseguir una precisió d'uns quants graus fins i tot en condicions de foscor crepuscular. El recent i emocionant descobriment d’aquest tipus d’espat d’Islàndia al vaixell isabelí d’Alderney que es va enfonsar dos segles abans de la introducció de la polarització de la llum a l’òptica, podria donar suport a l'ús del cristall de calcita amb finalitats per la navegació".

Aleshores, el misteri es resol definitivament? Encara no. Com que la ciència és una qüestió rigorosa, els arqueòlegs reserven el seu judici fins al descobriment d’un naufragi o d’una antiga colònia que contingui els famosos cristalls per tal de confirmar la seva naturalesa i ús. Però no hi havia dubte que, per la seva simple capacitat de fascinar els científics d’aquesta manera, una pedra que hauria ajudat els víkings a navegar pels seus viatges nàutics mereixia ser inclosa al nostre gabinet de curiositats.

I tretze! Ens veiem en breu per oferir-vos un nou capítol del Gabinet de curiositats. Crèdit imatge superior: nosorogua, Adobe Stock, Futura.

Veure:

Anterior: 12 La pascalina, la primera calculadora de la història

Següent: 14 La fulgurita

Ho he vist aquí.

Fotografiant el muntatge del James Webb

Al llarg dels anys, els fotògrafs de la missió han documentat meravellosament cada etapa del progrés del telescopi espacial James Webb. Ens agradaria destacar a l'equip i el seu treball:

Clic a la foto per engrandir. Presa pel fotògraf Chris Gunn, aquesta imatge mostra al Webb havent completat amb èxit una prova de centre de curvatura, un mesurament òptica del seu mirall primari.

Clic per engrandir. Aquesta divertida selfie del grup d'enginyers i tècnics del telescopi espacial James Webb va ser presa per la fotògrafa Desiree Stover a la sala blanca de @NASAGoddard.

Clic per engrandir. La fotògrafa de la NASA Jolearra Tshiteya va captar al seu company Chris Gunn, que estava en procés de prendre una imatge del mirall primari del telescopi espacial James Webb.

Clic per engrandir. Aquí es pot veure una de les imatges que Chris Gunn va prendre durant la presa de la foto anterior. Els enginyers van revisar amb cura el mirall primari abans de la instal·lació del mòdul d'instruments.

Clic per engrandir. En la seva presa d'Instagram de la nostra pàgina, Chris Gunn va nomenar aquesta foto com una de les seves favorites. Pots consultar més informació sobre el seu procés de treball a l'apartat "Chris Gunn" del nostre perfil.

Ho he vist aquí.

Simulada per ordinador la formació del planeta Tatooine de Star Wars

Clic per engrandir. La mítica escena de Star Wars. Crèdit: Lucasfilm

Una dotzena d’exoplanetes on hauríem de poder observar-se postes de sol dobles s’han descobert els darrers anys a la Via Làctia amb el satèl·lit Kepler. Fa temps que intentem modelar la formació d’aquests “Tatooines” i dos astrofísics acaben d’obtenir nous resultats sobre aquest tema, donant credibilitat a la idea que  Star Wars no només és ciència ficció, ni fins i tot fantasia.

Ja el 2008, l'astrònom Karl Stapelfeldt va anunciar en un vídeo de la NASA que, amb els seus col·legues havia trobat signes indirectes de l'existència de planetes rocosos associats a estrelles dobles. Les dades d’observacions d’infraroig del satèl·lit Spitzer van permetre als investigadors arribar a aquesta conclusió. Els sensors de l’instrument en òrbita van mostrar clarament la presència de pols que s’espera que provingui de col·lisions entre asteroides. 

Tanmateix, qui diu asteroides quasi necessàriament també diu que, segons els models ja ben desenvolupats en el moment de la formació planetària al voltant d’una sola estrella, vegeu el vídeo següent en el cas del sistema solar, precisament la presència d’exoplanetes rocosos que han deixat després de néixer un disc de deixalles. Observem aquests discos al voltant de les estrelles Fomalhaut i β Pictoris, per exemple, estrelles que sabem que tenen exoplanetes ja que han estat captats directament.

Mojo, per  Modeling the origin of jovian planets, és a dir, modelar l’origen dels
planetes jovians, és un projecte d’investigació que va donar lloc a una sèrie de vídeos
que presentaven la teoria de l’origen del sistema solar i, en particular, dels gegants
gasosos. Els devem a dos reconeguts especialistes, Alessandro Morbidelli i Sean Raymond.
Aquesta teoria es pot transposar a la formació d’exoplanetes. Podeu triar l'idioma de
la subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: Laurence Honnorat

Una formació planetària inhibida pel caos?

El descobriment no va ser obvi perquè es podria fer la pregunta sobre l'estabilitat dels discos protoplanetaris que envolten estrelles individuals que formen part d'un sistema binari en particular. Podrien a més, permetre que aquests discos passin dels processos coneguts en el cas del sistema solar des de grans de pols que s’aglomeren per donar còdols, a embrions planetaris de més de 1.000 km de diàmetre formats per acreció de planetesimals de almenys 10 km de diàmetre?  Sabem que en la mecànica celeste es poden produir fenòmens caòtics tan aviat com considerem el cas d'almenys tres cossos celestes, cadascun sotmès als camps gravitacionals dels altres.

L’existència d’exoplanetes, potser habitables alguns d’ells fins al punt que podem observar postes de sol dobles, va ser confirmada posteriorment per observacions d’un altre ull de la Humanitat en òrbita:  el caçador d’exoplanetes de la NASA anomenat Kepler, malauradament en la actualitat fora de servei, igual que en el cas del Spitzer.

Un planeta habitable amb doble posta de sol  això és el que va  protagonitzar Star Wars amb el famós planeta Tatooine. Avui, encara que sabem que aquesta escena ja no és ciència ficció, els astrofísics estan transposant els models digitals apresos de la gènesi dels planetes del sistema solar al cas dels discos protoplanetaris associats a les estrelles.

Es pot convèncer als incrèduls amb la publicació d’accés obert a la reconeguda revista Astronomy & Astrophysics, a on s'exposen els treballs de Roman Rafikov del Departament de matemàtiques aplicades i de física teòrica de la Universitat de Cambridge, també membre de l’Institut d’Estudis Avançats de Princeton, ha fet el treball en col·laboració amb Kedron Silsbee de l’Institut Max Planck de Física Extraterrestre.

El vídeo de la NASA del 2008, malauradament de mala qualitat, en què Karl Stapelfeldt
anuncia el descobriment del Spitzer de l’existència de Tatooines. Podeu triar l'idioma
de subtitulació a la configuració del vídeo. Creèdit: JPL, NASA.

Exoplanetes per Alpha Centauri AB?

Els dos astrofísics van considerar el cas de les estrelles dobles en una configuració similar a la d’Alfa Centauri A i B, que són estrelles similars al Sol (classes G i K) i que formen l’estrella binària Alpha Centauri AB, el sistema estel·lar més proper al sistema solar. Es troba a 4,37 anys llum del Sol, però encara no se sap si existeixen exoplanetes al voltant d'alguna d'aquestes estrelles. Alpha Centauri AB sembla formar un sistema triple amb la nana vermella Alpha Centauri C, més coneguda com a Proxima Centauri i que de fet sembla tenir dos exoplanetes.

Per tant, les simulacions es refereixen a un sistema que conté dues estrelles de tipus solar, una de les quals prendria el lloc del Sol i l’altra orbitaria la primera en lloc d’Urà, amb un període de revolució d’uns 100 anys. Un disc protoplanetari que conté gas de pols en forma de silicat, carboni o gel que existeix al voltant d’una d’aquestes estrelles.

Clic per engrandir, Tatooine. Crèdit:Wikipedia

En el cas d’una cosmogonia planetària com la del sistema solar, els moviments de partícules, pols, còdols, cossos rocosos, etc. són prou lents perquè els casos de col·lisions tipus bola de neu dominin sobre els casos en què les col·lisions condueixen a la fragmentació dels cossos i, per tant, inhibeixen el creixement en la direcció dels embrions dels planetes.

Però, en el cas dels sistemes binaris, les pertorbacions gravitacionals de les estrelles remouen els discs protoplanetaris com si estiguessin batent ous de manera que les velocitats de col·lisió relatives son més altes.

Les simulacions finalment mostren que l’aparició d’embrions només és possible si la formació planetària permet arribar a planetesimals de 10 quilòmetres de diàmetre i si el disc protoplanetari inicial roman relativament circular durant la formació d’aquests embrions.

Per arribar a aquest resultat, les millors simulacions havien de tenir en compte les forces de fricció del gas en aquest disc però sobretot l’efecte del camp gravitatori del disc de pols i gas sobre petits cossos celestes. És aquest darrer efecte, gens menyspreable, que tendeix a protegir l’estabilitat del disc de les pertorbacions gravitatòries de la segona estrella, limitant l’aparició d’inestabilitats caòtiques. Finalment, els planetesimals en parts del disc es poden reunir a velocitats raonables, de manera que la col·lisió resulta en un cos més gran.

Ho he vist aquí.

Les curioses bombolles gelades del llac Abraham

El Abraham Lake és un llac artificial situat a la província d'Alberta a Canadà, a les planures de Kootenay a les muntanes rocalloses canadenques. 

El llac Abraham va ser creat per l'antiga Calgary Power Company, ara anomenada TransAlta, el 1972, amb la construcció de la presa de Bighorn. La planificació de la presa no va suposar cap avaluació dels efectes socials i mediambientals que podria causar i tampoc es van celebrar audiències públiques abans de la construcció. La construcció de la presa de Bighorn va inundar les planes de Kootenay i va posar fi als mitjans de vida (caça i captura de pells) dels indígenes de Bighorn Stoney que vivien en aquesta zona. Va inundar les seves cabanes, tombes i pastures.

El llac s'ha anomena així per en Silas Abraham, un habitant de la vall del riu Saskatchewan al segle XIX.

Però hi ha una altra cosa que fa d'aquest llac un lloc força famós entre els excursionistes. Quan arriba l'hivern i el llac es glaça hi apareixen unes curioses bombolles "gelades" dins de les seves transparents i blaves aigües. 

Què provoca les bombolles en suspensió?

El metà atrapat fa que es formin bombolles congelades sota el gel de la superfície del llac. Aquest fenomen es produeix quan les plantes en descomposició del fons de l'estany alliberen gas metà, que crea bombolles que queden atrapades dins el gel, en animació suspesa, just sota la superfície quan el llac comença a congelar-se. Els efectes visuals formats pels munts de bombolles resultants, congelades mentre pugen cap a la superfície, combinats amb el color blau clar de l'aigua, han fet de l'estany Abraham una destinació popular per als fotògrafs i observadors de la natura. La cobertura de gel dels llacs varia al llarg de l'hivern. Sol congelar-se cap a finals de desembre, però el 2020 no ho va fer fins al mes de gener.

Per si hi voleu anar de vacances hivernals heu de saber que el llac es va construir en el curs superior del riu Saskatchewan Nord, als contraforts de les Rocalloses canadenques, i voreja l'autopista David Thompson entre l'encreuament del riu Saskatchewan i Nordegg.

I no oblideu que també hi podeu anar de vacances en qualsevol època de l'any, de ben segur que ha de valdre la pena.

Catàleg Caldwell del Hubble. Objecte C27

Clic per engrandir. Crèdit: NASA, Brian D. Moore, Jeff Hester, Paul Scowen
(Arizona State University), Reginald Dufour (Rice University)

Habitualment anomenada la nebulosa de la Mitja Lluna, Caldwell 27 s'assembla més a un ou de dinosaure prehistòric. La imatge del Hubble de vibrants colors, s'acosta a una petita regió de la nebulosa que té "només" 3 anys-llum de diàmetre, o uns 1,6093 bilions de kilòmetres. El requadre en blanc i negre és una imatge terrestre que mostra gairebé tota la nebulosa, que abasta aproximadament 16 per 25 anys llum. La closca ennuvolada i clapejada envolta un tipus d'estrella extremadament calenta i de curta durada anomenada Wolf-Rayet. Batejada com WR 136, aquesta colossal estrella està desprenent un potent vent estel·lar de partícules carregades des de la seva superfície, que està estripant la closca de material circumdant que l'estrella va expulsar fa 250.000 anys.

WR 136 va crear aquesta xarxa de material lluminós durant les últimes etapes de la seva vida. Quan era una supergegant vermella inflada, WR 136 va expulsar part de la seva massa, que es va assentar al seu voltant en un vast núvol aproximadament esfèric. Quan l'estrella va evolucionar de supergegant a estrella Wolf-Rayet, va desenvolupar un vent estel·lar encara més intens i va començar a expulsar massa a un ritme vertiginós. El vent estel·lar va xocar amb el material que envoltava a l'estrella i el va arrossegar fins a formar una fina closca. Aquesta closca es va trencar a la xarxa de cúmuls brillants que es veuen en la imatge del Hubble.  

El primer pla de la nebulosa realitzat pel Hubble revela amb una claredat sense precedents que la closca de matèria és una xarxa de filaments i densos nusos, tot això embolicat en una fina "pell" de gas (que es veu en blau). L'aguda visió del Hubble permet als científics sondejar els intricats detalls del complex sistema. Aquests detalls són crucials per comprendre el cicle de vida de les estrelles i el seu impacte en la evolució de la nostra galàxia. Les observacions van ser preses al juny de 1995 amb la Càmera Planetària i de Gran Angular 2 del Hubble. Els científics van seleccionar els colors de la imatge perquè es corresponguessin amb l'estat d'ionització dels gasos (quants àtoms s'han perdut o guanyat en els àtoms de cada gas), representant el blau la ionització més alta i el vermell la més baixa observada.

També catalogada com NGC 6888, Caldwell 27 va ser descoberta per William Herschel el 1792. Aquesta zona de demolició estel·lar es troba dins de la nostra pròpia galàxia, a uns 4.700 anys llum de la Terra, en la constel·lació del Cigne. Per a una millor visualització, observeu Caldwell 27 amb un telescopi de grandària de moderada a gran, equipat amb un filtre de contaminació lumínica durant el final de l'estiu des de l'hemisferi nord (o durant l'hivern en l'hemisferi sud). Amb una magnitud de 8,8, la nebulosa de la Mitja Lluna no és visible a simple vista, però si ho fos, apareixeria en el cel com una el·lipse d'un quart de la mida de la Lluna plena. En el futur, la closca de la nebulosa podria comprimir-se i començar a brillar de nou, aquesta vegada quan una poderosa ona expansiva es desplaci cap a l'exterior des de l'estrella Wolf-Rayet quan es destrueixi completament en una explosió de supernova. 

Per a més informació sobre les observacions del Hubble de Caldwell 27, vegeu:
El Hubble observa com un estel destrossa el seu veïnat (en anglès).

 

C27 al web de la NASA
Índex del Catàleg Caldwell del Hubble del Blog

El EHT fa zoom als dolls del forat negre supermassiu de Centaure A

Clic per engrandir. El nou zoom del EHT sobre els dolls de Centaurus A. Crèdit: Radboud
Univ. Nijmegen. CSIRO/ATNF/I. Feain et al., R. Morganti et al., ESO/WFI, MPIfR/ESO/Apex/A.
Weiß et al., NASA7CXC7CfA7R. Kraft et al., Tanami/C. Müller et al., EHT/M.

Per desvelar els secrets dels nuclis actius de les galàxies, que extreuen la seva energia a partir de forats negres supermassius que acumulen matèria, hem de ser capaços de fer un zoom espectacular sobre aquests objectes. Això és el que permet assolir l'Event Horizon Telescope (EHT-Telescopi de l'Horitzó de Successos), que avui revela detalls sense precedents dels dolls del forat negre al cor de la radiogalàxia Centaure A. 

La radioastronomia va començar fa tot just menys d’un segle amb les observacions del físic i enginyer radiofònic nord- americà Karl Jansky el 1932. Havia detectat una font de ràdio a la Via Làctia mirant cap a la constel·lació de Sagitari. Tanmateix, només va ser després de la Segona Guerra Mundial, que es va viure l'explosió de la tecnologia del radar, que la radioastronomia va enlairar-se. Els premis Nobel de física Martin Ryle i Antony Hewish seran uns dels principals pioners i, sobretot, iniciaran el desenvolupament de la síntesi d'obertura en el camp de la ràdio.

Aquesta tècnica permet utilitzar diversos instruments, per exemple, distribuïts per un continent, i combinar les seves observacions com si tinguéssim un radiotelescopi únic que pugui arribar a la mida de la Terra i fins i tot més enllà si utilitzem una antena de ràdio a l'espai com va ser el cas de la missió russa RadioAstron. Parlem del VLBI (very longe base Interferometry o interferometria de base molt llarga). La resolució aconseguida és tan gran que permet observar detalls d'objectes astrofísics distants més de diverses desenes de milions d'anys-llum, i la grandària és inferior a l'any-llum.

La radiogalàxia Centaure A s'ha estudiat en diverses bandes de longitud d'ona
durant dècades. Això és el que podem veure en l'infraroig visible, ultraviolat
i proper amb el Hubble i el que ja en podem deduir. Podeu triar l'idioma
de subtitulació a la configuració del vídeo. Crèdit: ESA

Recordem que això és precisament el que van aconseguir els membres de la col·laboració del Telescopi de l'Horitzó de Successos (EHT), que per primera vegada van aconseguir obtenir la imatge que revela la presència del que sembla ser l'horitzó de successos d'un forat negre supermassiu: M87. Al cor de M87, una galàxia el·líptica situada a 55 milions d’anys llum de la Via Làctia, aquesta estrella compacta conté aproximadament 6.500 milions de masses solars.

Un zoom de 60.000.000 vegades sobre Centaure A.

Aquests mateixos membres van anunciar fa unes setmanes a  través d'una publicació d'accés obert a Nature Astronomy que havia aconseguit fer un zoom extraordinari al cor d'una altra famosa radiogalàxia que contenia un forat negre supermassiu: Centaure A. Els investigadors disposen ara de píxels amb les imatges que el formen, la mida del qual és com a màxim la d'un dia llum. De nou, aquestes imatges tracten de comprendre millor com els forats negres que acumulen matèria de vegades generen, com a resposta, dolls de partícules que es mouen a velocitats comparables a la de la llum. 

Tanami (Tracking Active Galactic Nuclei with Austral Milliarcsecond Interferometry)
és un programa de múltiples longituds d’ona per al seguiment de dolls relativistes dins
dels nuclis galàctics actius al cel austral. Aquest programa ha estat monitoritzant
Centaure A amb una tècnica VLBI a longituds d'ona centímetriques
des de mitjans dels anys 2000. La xarxa Tanami consta de nou radiotelescopis situats
en quatre continents que observen a longituds d'ona de 4 cm i 1,3 cm. El 2011, ja havia
permès ampliar els raigs de Centaure A. Podeu triar l'idioma de la subtitulació
a la configuració del vídeo. Crèdit: NASA Goddard.

Com ja s'ha explicat en alguns articles, els astrofísics ja estaven interessats en els raigs de matèria del forat negre, l’estrella compacta en aquest cas només conté 55 milions de masses solars, encara estem esperant imatges del forat negre supermassiu de la Via Làctia que, tot i estar més a prop, conté només 4 milions de masses solars i, per tant, és encara més petit. Centaure A és històricament una de les primeres fonts de radiació extragalàctica descobertes (1949).

Clic per engrandir.

Aquesta sèrie d’imatges mostra els successius zoom realitzats al llarg del temps per observar els dolls de Centaure A en escales d'anys llum (Light Year) i factors d’ampliació. La imatge, a la part superior esquerra, mostra com el raig es dispersa en núvols de gas que emeten ones de ràdio, observades pels observatoris ATCA i Parkes. El panell superior dret mostra una imatge composta en fals color, amb un zoom de 40x des del primer tauler per coincidir amb la mida de la pròpia galàxia. L’emissió submil·limétrica de dolls i pols a la galàxia es mesura amb l’instrument Laboca/Apex i s’indica en taronja. L’emissió de raigs X dels dollss mesurats pel telescopi espacial Chandra es mostra en blau. El color blanc del visible mostra les estrelles de la galàxia i els seus fotons van ser capturats pel telescopi MPG/ESO de 2,2 metres. El següent panell mostra una imatge amb un zoom de 165.000x del doll intern de ràdio obtingut amb els telescopis Tanami. El panell inferior representa la nova imatge de màxima resolució de la regió de llançament d’un dels dolls obtinguda amb el EHT a longituds d’ona mil·limètriques amb un zoom de 60.000.000x. Les barres d'escala que es mostren es mostren en anys llum i dies llum. Un any llum és igual a la distància recorreguda per la llum en un any: uns nou bilions de quilòmetres. En comparació, la distància a l’estrella coneguda més propera al nostre Sol és d’uns quatre anys llum. Un dia llum (Light Day ) és igual a la distància recorreguda per la llum en un dia: aproximadament sis vegades la distància entre el Sol i Neptú. Crèdit: Radboud Univ. Nijmegen; CSIRO/ATNF/I. Feain et al., R. Morganti i altres, N. Junkes et al., ESO/WFI, MPIfR/ESO/Apex/A. Weiß et al.; NASA/CXC/CfA/R. Kraft et al., Tanami/C. Müller et al., EHT/M. Janßen et al. 

Ho he vist aquí.

Les imatges més detallades de la història de les galàxies revelades amb LOFAR

Després de gairebé una dècada de treball, un equip internacional d'astrònoms ha publicat les imatges més detallades fins ara de les galàxies més enllà de la nostra, revelant el seu funcionament intern amb un detall sense precedents. Les imatges van ser creades a partir de les dades recollides pel Low Frequency Array (LOFAR), un radiotelescopi construït i mantingut per ASTRON. LOFAR és una xarxa de més de 70.000 petites antenes repartides per nou països europeus, amb la seva central a Exloo, Holanda. Els resultats són fruit dels anys de treball de l'equip, dirigit per la Dra. Leah Morabito, de la Universitat de Durham. L'equip va comptar amb el suport del Consell d'Instal·lacions Científiques i Tecnològiques (STFC) del Regne Unit. 

A més de donar suport a la explotació científica, el STFC també finança la subscripció del Regne Unit a LOFAR, inclosos els costos d'actualització i el funcionament de la seva estació LOFAR a Hampshire. 

Revelant un univers ocult de llum en HD

L'univers està inundat de radiació electromagnètica, de la qual la llum visible és només una petita part. Des dels raigs gamma i els raigs X de longitud d'ona curta, fins a les microones i les ones de ràdio de longitud d'ona llarga, cada part de l'espectre lluminós revela una cosa única sobre l'univers.

La xarxa LOFAR capta imatges en freqüències de ràdio FM que, a diferència de les fonts de longitud d'ona més curta com la llum visible, no són bloquejades pels núvols de pols i gas que poden cobrir els objectes astronòmics. Regions de l'espai que semblen fosques als nostres ulls, en realitat cremen amb força a les ones de ràdio, el que permet als astrònoms treure el nas a les regions de formació d'estrelles o a el cor de les pròpies galàxies.

Les noves imatges, que han estat possibles gràcies al caràcter internacional de la col·laboració, amplien els límits del que sabem sobre les galàxies i els forats negres supermassius. Un número especial de la revista científica Astronomy & Astrophysics està dedicat a 11 articles d'investigació que descriuen aquestes imatges i els resultats científics.

Clic per engrandir. Un recull dels resultats científics. Crèdits d'esquerra a dreta començant
per dalt: N. Ramírez-Olivencia et el. [Ràdio]; NASA, ESA, the Hubble Heritage Team
(STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration i A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/
NRAO/Stony Brook University), editat per R. Cumming [òptic], C. Groeneveld, R. Timmerman;
LOFAR & Hubble Space Telescope, Kukreti; LOFAR & Sloan Digital Sky Survey, A. Kappes,
F. Sweijen; LOFAR & DESI Legacy Imaging Survey, S. Badole; NASA, ESA & L. Calçada,
Graphics: W.L. Williams.

 Millor resolució treballant junts

Les imatges revelen el funcionament intern de les galàxies properes i llunyanes amb una resolució 20 vegades més nítida que les imatges típiques de LOFAR. Això va ser possible gràcies a la forma única en què l'equip va utilitzar el conjunt.

Les més de 70.000 antenes de LOFAR estan repartides per tot Europa, la majoria als Països Baixos. En el funcionament estàndard, només es combinen els senyals de les antenes situades en els Països Baixos, i es crea un telescopi "virtual" amb una "lent" col·lectora de 120 km de diàmetre. A l'utilitzar els senyals de totes les antenes europees, l'equip ha augmentat el diàmetre de la "lent" a gairebé 2.000 km, el que multiplica per vint la resolució.

A diferència dels conjunts d'antenes convencionals que combinen múltiples senyals en temps real per produir imatges, LOFAR utilitza un nou concepte en el qual els senyals recollides per cada antena es digitalitzen, es transporten al processador central i es combinen per crear una imatge. Cada imatge de LOFAR és el resultat de combinar els senyals de més de 70.000 antenes, el que fa possible la seva extraordinària resolució. 

Clic per engrandir. Aquí es mostren radiogalàxies reals de Morabito et al. (2021). El gif
s'esvaeix de la resolució estàndard a l'alta resolució, mostrant el detall que podem veure
utilitzant les noves tècniques. Crèdit: L.K. Morabito; LOFAR Surveys KSP.

Revelació de dolls i fluxos de sortida de forats negres supermassius

Els forats negres supermassius es troben en el cor de moltes galàxies i molts d'ells són forats negres "actius" que devoren la matèria que cau i la tornen al cosmos en forma de potents dolls i fluxos de radiació. Aquests dolls són invisibles a simple vista, però brillen en les ones de ràdio i en ells s'han centrat les noves imatges d'alta resolució.

El Dr Neal Jackson, de la Universitat de Manchester, va dir: "Aquestes imatges d'alta resolució ens permeten apropar-nos per veure el que realment passa quan els forats negres supermassius llancen dolls de ràdio, el que no era possible abans en freqüències properes a la banda de ràdio FM".

El treball de l'equip constitueix la base de nou estudis científics que revelen nova informació sobre l'estructura interna dels dolls de ràdio en una varietat de galàxies diferents.

Clic per engrandir. Hèrcules A està impulsat per un forat negre supermassiu situat en
el seu centre, que s'alimenta del gas circumdant i canalitza part d'aquest gas en raigs
extremadament ràpids. Les noves observacions d'alta resolució preses amb LOFAR han
revelat que aquest raig es fa més fort i més feble cada pocs centenars de milers d'anys.
Aquesta variabilitat produeix les belles estructures que es veuen en els lòbuls gegants, cadascuns
dels quals és tan gran com la Via Làctia. Crèdit: R. Timmerman; LOFAR & Hubble Space Telescope.

Un repte d'una dècada

Fins i tot abans que LOFAR comencés a funcionar el 2012, l'equip europeu d'astrònoms va començar a treballar per afrontar el colossal repte de combinar els senyals de més de 70.000 antenes situades a 2.000 km de distància. El resultat, una línia de processament de dades disponible públicament, que es descriu en detall en un dels articles científics, permetrà als astrònoms de tot el món utilitzar LOFAR per obtenir imatges d'alta resolució amb relativa facilitat. 

La Dra. Leah Morabito, de la Universitat de Durham, va dir: "El nostre objectiu és que això permeti a la comunitat científica utilitzar tota la xarxa europea de telescopis LOFAR per a la seva pròpia ciència, sense haver de passar anys per convertir-se en un expert".

Les super imatges requereixen superordinadors

La relativa facilitat de l'experiència per a l'usuari final desmenteix la complexitat del repte computacional que fa possible cada imatge. Atès que LOFAR no es limita a "fer fotos" del cel nocturn, ha d'unir les dades recollides per més de 70.000 antenes, fet que suposa una enorme tasca computacional. Per produir una sola imatge, cal digitalitzar més de 13 terabits de dades brutes per segon (l'equivalent a més de tres-cents DVD), transportar-los a un processador central i combinar-los. 

Frits Sweijen, de la Universitat de Leiden, va dir: "Per processar volums de dades tan immensos hem d'utilitzar superordinadors. Aquests ens permeten transformar els terabytes d'informació d'aquestes antenes en uns pocs gigabytes de dades a punt per a la ciència, en només un parell de dies".

Recursos

Totes les imatges i vídeos que pertanyen a aquest comunicat de premsa poden trobar-se en alta resolució fent un clic aquí.

Sobre LOFAR

El telescopi internacional LOFAR és una xarxa transeuropea d'antenes de ràdio, la central es troba a Exloo (Països Baixos). LOFAR funciona combinant els senyals de més de 70.000 dipols d'antena individuals, situats en "estacions d'antena" als Països Baixos i a països europeus associats. Les estacions estan connectades per una xarxa de fibra òptica d'alta velocitat, amb potents ordinadors que processen els senyals de ràdio per simular una antena de ràdio transeuropea que s'estén al llarg de 1.300 quilòmetres. El telescopi internacional LOFAR és únic, donada la seva sensibilitat, el seu ampli camp de visió i la resolució o claredat de les seves imatges. L'arxiu de dades de LOFAR és la major col·lecció de dades astronòmiques del món.

LOFAR va ser dissenyat, construït i actualment és operat per ASTRON, l'Institut Holandès d'Radioastronomia. França, Alemanya, Irlanda, Itàlia, Letònia, els Països Baixos, Polònia, Suècia i el Regne Unit són països associats al Telescopi Internacional LOFAR.  

Ho he vist aquí.