Una vegada i una altra

El sistema estel·lar Eta Carinae ofereix un seient a primera fila a una erupció estel·lar que continua expandint-se a velocitats de fins a 7,2 milions de km per hora. 

La "Gran Erupció" observada a la Terra al segle XIX va produir un dens parell de núvols esfèrics en costats oposats de les dues estrelles del sistema. Aquests núvols es denominen ara nebulosa de l'Homuncle. Aquesta imatge composta i el nou vídeo revelen importants indicis sobre la història volàtil d'Eta Carinae. Això inclou la ràpida expansió de l'anell i una feble capa de raigs X fora, desconeguda fins ara.

Clic a la imatge per engrandir. La nebulosa Homuncle es veu clarament en aquesta imatge composta. Les dades de l'observatori de raigs X Chandra de la NASA es mostren en taronja, i les dades de llum òptica del Hubble es mostren en blau, morat i blanc. L'explosió té forma de rellotge de sorra, o closca de cacauet, amb extrems bulbosos i un centre estret. La closca és de color malva translúcid, rivetejada de porpra. A l'interior, a l'estret centre, resplendeix una llum blanca brillant. Té la mateixa orientació que l'anell taronja de gas. Això indica que ambdues estructures tenen el mateix origen: la “Gran Erupció”, observada fa uns 180 anys. Crèdit Raigs X: NASA/SAO/GSFC/M. Corcoran et al; Crèdit imatge visible: NASA/ESA/STScI; Processament d'imatges: NASA/CXC/SAO/L. Frattare, J. Major, N. Wolk.

Clic a la imatge per engrandir. Aquesta seqüència temporal d'observacions de raigs X de Chandra comença amb una imatge del 1999. En ella, una nebulosa bola blava neó amb un brillant nucli blanc està envoltada per un anell taronja oblong i irregular. La bola blava i blanca mostra raigs X procedents de dues estrelles massives, de 30 i 90 vegades la massa del nostre Sol. Aquestes estrelles estan massa a prop les unes de les altres per poder veure's per separat. L'anell oblong de gas taronja que les envolta està inclinat cap amunt a la dreta i cap avall a l'esquerra. Crèdit Raigs X: NASA/SAO/GSFC/M. Corcoran et al; Crèdit imatge visible: NASA/ESA/STScI; Processament d'imatges: NASA/CXC/SAO/L. Frattare, J. Major, N. Wolk.

El vídeo avança amb quatre imatges, amb dades del 2003, 2009, 2014 i 2020. A mesura que passen les imatges, la bola blava neó s'expandeix, però el nucli blanc sembla estable. Les taques que formen l'anell taronja de gas es desplacen i s'inflen, allunyant-se de les estrelles de l'interior de la bola blava i blanca.

Clic a la imatge per engrandir. Un enorme i ondulant parell de núvols de gas i pols són captats en aquesta impressionant imatge del Telescopi Espacial Hubble de la NASA de l'estrella supermassiva Eta Carinae. Eta Carinae va ser observada pel Hubble al setembre de 1995 amb la Wide Field and Planetary Camera 2 (WFPC2 sigles en anglés de Càmera Planetària i de Gran Camp 2). Les imatges preses a través dels filtres vermell i ultraviolat proper es van combinar posteriorment per produir la imatge en color que es mostra. Va caldre una seqüència de vuit exposicions per cobrir l'enorme rang dinàmic de l'objecte: les taques d'ejecció externes són 100.000 vegades més febles que la brillant estrella central. Eta Carinae va patir un gegantí esclat fa uns 160 anys, quan es va convertir en una de les estrelles més brillants del cel austral. Tot i que l'estrella va alliberar tanta llum visible com l'explosió d'una supernova, va sobreviure a l'esclat. L'explosió va produir dos lòbuls i un disc equatorial gran i prim, tots movent-se cap a l'exterior a aproximadament 1 milió de quilòmetres per hora. Crèdit: Nathan Smith (University of California, Berkeley), NASA.

Ho he vist aquí.

Una óssa i la seva constel·lació

La constel·lació de l'Óssa Major acull una galàxia enorme d'uns 150.000 anys llum de diàmetre. Coneguda com a NGC 2481, aquesta galàxia es troba a 46 milions d'anys llum de la Terra i és 50.000 anys llum més gran que la nostra pròpia galàxia, la Via Làctia.

Clic a la imatge del Hubble per engrandir. Les estrelles blanques gairebé no són visibles cap al centre de la galàxia, d'on emana un nucli groc brillant. Braços en espiral amb línies de pols i estrelles blaves i porpres esquitxen la imatge per tot arreu. Crèdits: NASA, ESA, i el Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration. Agraiments: M. Crockett i S. Kaviraj (Oxford University, UK), R. O'Connell (University of Virginia), B. Whitmore (STScI), i el WFC3 (Càmera de Gran Camp 3) Scientific Oversight Committee.

Els científics amb prou feines han observat formació estel·lar nova en aquesta galàxia, per la qual cosa especulen que les joves estrelles blaves han consumit i eliminat tot el combustible necessari per al naixement d'estrelles. Les precursores de les joves estrelles blaves són les estrelles blanques de mitjana edat, que s'amunteguen al centre de la galàxia.
 

Ho he vist aquí.

El James Webb capta el flux supersònic d'una jove estrella

Els objectes Herbig-Haro (HH) són regions lluminoses que envolten les estrelles nounades, formades quan els vents estel·lars o els raigs de gas que brollen d'aquestes estrelles nounades formen ones de xoc que col·lisionen amb el gas i la pols propers a gran velocitat. Aquesta imatge de HH 211, presa pel telescopi espacial James Webb de la NASA, mostra el flux de sortida d'una protoestrella de classe 0, un anàleg infantil del nostre sol quan no tenia més de desenes de milers d'anys i una massa de només el 8% de la del Sol actual (amb el temps es convertirà en una estrella com el Sol).

Clic a la imatge per engrandir. El telescopi espacial James Webb de la NASA observa a l'infraroig proper i amb alta resolució Herbig-Haro 211 i revela detalls exquisits del flux de sortida d'una estrella jove, un anàleg infantil del nostre Sol. Els objectes Herbig-Haro es formen quan els vents estel·lars o raigs de gas que brollen de les estrelles nounades formen ones de xoc que xoquen a gran velocitat amb el gas i la pols properes. La imatge mostra amb un detall sense precedents una sèrie d'ones de xoc arquejades cap al sud-est (a baix a l'esquerra) i al nord-oest (a dalt a la dreta), així com l'estret raig bipolar que les impulsa. Les molècules excitades per les condicions turbulentes, entre les quals hi ha l'hidrogen molecular, el monòxid de carboni i el monòxid de silici, emeten llum infraroja, recollida per Webb, que traça l'estructura dels dolls. Crèdit: ESA/Webb, NASA, CSA, T. Ray (Institut d'Estudis Avançats de Dublín)

Les imatges infraroges són molt útils per estudiar les estrelles recent nascudes i els seus fluxos de sortida, ja que aquestes estrelles sempre estan immerses en el gas del núvol molecular on es van formar. L'emissió infraroja dels fluxos estel·lars penetra en el gas i la pols, cosa que fa que un objecte Herbig-Haro com a HH 211 sigui ideal per ser observat amb els sensibles instruments infrarojos de Webb. Les molècules excitades per les turbulències, com ara l'hidrogen molecular, el monòxid de carboni i el monòxid de silici, emeten llum infraroja que Webb pot recollir per cartografiar l'estructura dels fluxos de sortida.

La imatge mostra una sèrie de xocs de proa cap al sud-est (a baix a l'esquerra) i al nord-oest (a dalt a la dreta), així com l'estret raig bipolar que els impulsa. Webb revela aquesta escena amb un nivell de detall sense precedents, amb una resolució espacial entre 5 i 10 vegades superior a la de qualsevol imatge anterior de HH 211. El raig interior es mou amb simetria especular a banda i banda de la protoestrella central. Això concorda amb observacions a escales més petites i suggereix que la protoestrella pot ser, de fet, una estrella binària sense resoldre.

Observacions anteriors de HH 211 amb telescopis terrestres van revelar l'existència de gegantins xocs d'arc que s'allunyaven de nosaltres (nord-oest) i s'acostaven (sud-est) i d'estructures similars a cavitats a l'hidrogen i el monòxid de carboni xocats, respectivament, així com d'un raig bipolar nuós i ondulant al monòxid de silici. Els investigadors han utilitzat les noves observacions de Webb per determinar que el flux de sortida de l'objecte és relativament lent en comparació amb protoestrelles més evolucionades amb tipus de flux de sortida similars.

L'equip va mesurar les velocitats de les estructures més internes del flux de sortida a aproximadament 80-100 quilòmetres per segon. Tot i això, la diferència de velocitat entre aquestes seccions del flux i el material amb què xoquen, l'ona de xoc, és molt menor. Els investigadors van concloure que els fluxos de sortida de les estrelles més joves, com el del centre de HH 211, estan formats principalment per molècules, ja que les velocitats comparativament baixes de les ones de xoc no són prou energètiques per trencar les molècules a àtoms i ions més simples.

El telescopi espacial James Webb és el principal observatori científic espacial del món. Webb està resolent misteris en el nostre sistema solar, mirant més enllà, mons llunyans al voltant d'altres estrelles, i sondejant 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 socis, l'ESA (Agència Espacial Europea) i l'Agència Espacial Canadenca (CSA-ASC).

Descarregueu la versió completa, sense comprimir, i les imatges de suport de l'Space Telescope Science Institute fent un clic aquí.

Ho he vist aquí.

No se t'evaporen les gotes d'aigua quan cauen a una paella calenta? No t'amoïnis és l'efecte Leidenfrost.

Clic a la imatge per engrandir. L'efecte Leidenfrost. Crèdit: Revista Española de Física.

L'efecte Leidenfrost és un fenomen físic que passa quan un líquid entra en contacte amb una superfície molt més calenta que el punt d'ebullició. El líquid es vaporitza ràpidament i forma una capa de vapor que l'aïlla de la calor, evitant que s'evapori del tot. El líquid pot surar i lliscar sobre la superfície gràcies a aquesta capa de vapor.

Aquest efecte es pot observar fàcilment a la cuina, quan es tiren gotes d'aigua sobre una paella calenta. En lloc de bullir i desaparèixer, les gotes es mouen com si tinguessin vida pròpia. També es pot veure quan s'aboca nitrogen líquid sobre el terra o quan es toca una planxa calenta amb el dit mullat.

L'efecte Leidenfrost té moltes aplicacions pràctiques i interessants. Per exemple, es pot fer servir per crear motors tèrmics que funcionen amb el moviment de les gotes, per generar electricitat a partir del vapor, per refredar superfícies calentes o per protegir materials d'altes temperatures.

Si vols saber més sobre aquest efecte i com es produeix, t'invito a continuar llegint aquest article aquí, on t'explico amb més detall els principis físics i químics que el regeixen. També us recomano que veieu aquest vídeo aquí, on podeu veure alguns experiments sorprenents i divertits amb l'efecte Leidenfrost.

Què és l'efecte Leidenfrost i com es produeix?

L'efecte Leidenfrost és un fenomen físic en què un líquid, en entrar en contacte amb una superfície molt més calenta que el seu punt d'ebullició, forma una capa de vapor que l'aïlla i evita que s'evapori ràpidament. Per exemple, quan col·loqueu una gota d'aigua sobre una paella molt calenta, la gota no s'evapora a l'instant, sinó que es mou sobre la superfície durant un temps, fins que finalment desapareix. Això és perquè la part inferior de la gota es vaporitza en tocar la paella, creant una capa de gas que eleva i protegeix la resta de la gota, impedint que es transfereixi calor entre l'aigua líquida i la paella.

Qui va descobrir l'efecte Leidenfrost i per què es diu així?

L'efecte Leidenfrost va ser descrit per primera vegada pel físic alemany Johann Gottlob Leidenfrost el 1756, encara que ja havia estat observat per Hermann Boerhaave el 1732. El nom ve del cognom de Leidenfrost, que significa “gebre de Leiden” en alemany. Pierre Hippolyte Boutigny (1798-1884) va realitzar estudis de l'efecte Leidenfrost i va pensar que les gotes que quedaven suspeses sobre la superfície de la placa calenta constituïen un nou estat de la matèria, que va anomenar estat esferoïdal.

Quines aplicacions té l'efecte Leidenfrost en la ciència i la tecnologia?

L'efecte Leidenfrost té moltes implicacions a l'enginyeria tèrmica, ja que afecta el flux de calor entre les superfícies i els líquids. També té aplicacions a la ciència de materials, la química, la biologia i la medicina.

Alguns exemples d'ús de l'efecte Leidenfrost són:

•      El nitrogen líquid pot lliscar pel terra gràcies a l'efecte Leidenfrost.
•      Els motors de vapor poden funcionar més eficientment si evita l'efecte Leidenfrost, ja que s'aprofita millor la calor de les superfícies metàl·liques.
•      Els gekkos poden caminar sobre l'aigua perquè les potes generen una capa de vapor similar a l'efecte Leidenfrost.
•      Els bombers poden entrar en contacte amb flames sense cremar-se si porten un vestit especial que crea una barrera de vapor al voltant del cos.

Clic a la imatge per engrandir. Un gekko de sorra del Namib (Pachydactylus-rangei). Crèdit: Stefan Kuemmel.

Quina temperatura cal perquè es produeixi l'efecte Leidenfrost?

La temperatura a la què es produeix l'efecte Leidenfrost no és fàcil de predir. Depèn de les propietats del líquid, de la superfície i de les possibles impureses. Tot i això, es pot estimar mitjançant una fórmula matemàtica que relaciona el flux de calor mínim amb l'entalpia de vaporització, l'acceleració gravitacional i les densitats del líquid i del vapor. Pel cas de l'aigua sobre una placa horitzontal gran, el punt de Leidenfrost se situa al voltant dels 200 °C.

Quins altres líquids poden mostrar l'efecte Leidenfrost a més de l'aigua?

L'efecte Leidenfrost no és exclusiu de l'aigua, sinó que pot passar amb qualsevol líquid volàtil que tingui un punt d'ebullició menor que la temperatura de la superfície. Alguns exemples són l'alcohol, el mercuri, l'heli líquid o fins i tot l'oxigen líquid. Tot i això, cada líquid tindrà un punt de Leidenfrost diferent segons les seves propietats termodinàmiques.

 

Ho he vist aquí.

El Premi Nobel de Física 2023

El 3 d'octubre del 2023 la Reial Acadèmia Sueca de les Ciències ha decidit concedir el Premi Nobel de Física 2023 a Pierre Agostini de la Universitat Estatal d'Ohio, Columbus, EE.UU., Ferenc Krausz  de l'Institut Max Planck d'Òptica Quàntica, Garching i Ludwig-Maximilians-Universität München, Alemanya i a Anne L'Huillier  de la Universitat de Lund, Suècia

"Pels mètodes experimentals que generen polsos de llum d'attosegons per a l'estudi de la dinàmica dels electrons en la matèria"

Experiments amb llum capten l'instant més breu

Els tres Premis Nobel de Física 2023 han estat reconeguts pels seus experiments, que han proporcionat noves eines a la humanitat per explorar el món dels electrons a l'interior d'àtoms i molècules. Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L'Huillier han demostrat una manera de crear polsos de llum extremadament curts que es poden utilitzar per mesurar els ràpids processos en què els electrons es mouen o canvien d'energia.

Igual que una pel·lícula d'imatges fixes es percep com un moviment continu, l'ésser humà percep els esdeveniments que es produeixen a gran velocitat els uns dins dels altres. Si volem investigar esdeveniments realment breus, necessitem una tecnologia especial. Al món dels electrons, els canvis es produeixen en unes dècimes d'attosegon - un attosegon és tan curt que n'hi ha tants en un segon com segons hi ha hagut des del naixement de l'univers.

Clic a la imatge per engrandir. Pierre Agostini, Ferenc Krausz i Anne L'Huillier (d'esquerra a dreta). Crèdit: Universitat Estatal d'Ohio, Institut Max Planck d'Òptica Quàntica i Fundació BBVA.

Els experiments dels guardonats han produït polsos de llum tan curts que es mesuren en attosegons, demostrant així que aquests polsos es poden utilitzar per proporcionar imatges de processos a l'interior d'àtoms i molècules.

El 1987, Anne L'Huillier va descobrir que en transmetre llum làser infraroja a través d'un gas noble sorgien molts sobretons de llum diferents. Cada sobreto és una ona lluminosa amb un nombre determinat de cicles per cada cicle de la llum làser. Es deuen a la interacció de la llum làser amb els àtoms del gas, que proporciona a alguns electrons una energia extra que s'emet en forma de llum. Anne L'Huillier ha continuat explorant aquest fenomen, establint les bases de posteriors avenços.

Clic a la imatge per engrandir. Els moviments dels electrons en àtoms i molècules són tan ràpids que es mesuren en attosegons. Un attosegon és a un segon el que un segon a l'edat de l'univers. Crèdit: Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences.

El 2001, Pierre Agostini va aconseguir produir i investigar una sèrie de polsos de llum consecutius, en què cada pols durava només 250 attosegons. Alhora, Ferenc Krausz treballava amb un altre tipus d'experiment, un que permetia aïllar un únic pols de llum que durava 650 attosegons.

Les contribucions dels guardonats han permès investigar processos tan ràpids que abans eren impossibles de seguir.

"Ara podem obrir la porta al món dels electrons. La física dels attosegons ens brinda l'oportunitat de comprendre mecanismes governats per electrons. El pas següent serà utilitzar-los", afirma Eva Olsson, Presidenta del Comitè Nobel de Física.

Hi ha aplicacions potencials en moltes àrees diferents. En electrònica, per exemple, és important entendre i controlar com es comporten els electrons en un material. Els polsos d'attosegons també es poden utilitzar per identificar diferents molècules, com en el diagnòstic mèdic.

Ho he vist aquí.

Un ós a Mart?

Clic a la imatge per engrandir. Crèdit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona

La sonda Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) va captar aquest trosset de pareidolia ursina el 12 de desembre de 2022. Tot i que s'assembla a un ós que podríem veure a la Terra, en realitat es tracta d'un turó de Mart amb una forma peculiar. Una estructura de col·lapse en forma de V forma el nas, dos cràters formen els ulls i un patró de fractura circular dóna forma al capdavant. El patró de fractura circular podria ser degut a l'assentament d'un dipòsit sobre un cràter d'impacte soterrat.

Llançada el 12 d'agost del 2015, la MRO estudia la història de l'aigua a Mart i observa característiques a petita escala de la superfície del planeta. Vegeu més exemples de pareidolia, la tendència humana a veure formes reconeixibles en objectes o dades desconegudes, de Mart fent un clic aquí.

Aquesta imatge va ser considerada per la NASA el 5 d'Octubre de 2023, com la seva imatge del dia.

Ho he vist aquí.

Cinc llunes i Saturn

Clic a la imatge per engrandir. Crèdit: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

El 29 de juliol del 2011, Cassini va capturar cinc de les llunes de Saturn en un sol fotograma amb la seva càmera de camp estret. Aquesta és una vista a tot color d'una imatge que es va publicar originalment el setembre de 2011 (veure PIA14573).

Llunes visibles en aquesta vista: Janus (179 quilòmetres de diàmetre) és a l'extrem esquerre; Pandora (81 quilòmetres de diàmetre) orbita just més enllà del prim anell F a prop del centre de la imatge; Encèlad (504 quilòmetres de diàmetre) apareix per sobre del centre; La segona lluna més gran de Saturn, Rea (1.528 quilòmetres de diàmetre), està dividida per la vora dreta de la imatge; i la lluna més petita Mimas (396 quilòmetres de diàmetre) es veu just a l'esquerra de Rea.

Aquesta vista mira cap al costat nord, il·luminat pel Sol, dels anells des de just damunt del pla anular. Rea és aquí més a prop de Cassini. Els anells estan més enllà de Rea i Mimas. Encèlad està més enllà dels anells. La imatge es va obtenir a una distància aproximada d'1,1 milions de quilòmetres de Rea i a 1,8 milions de quilòmetres d'Encèlad.

La nau espacial Cassini va finalitzar la seva missió el 15 de setembre del 2017, posant fi als seus dies precipitant i desintegrant-se a l'atmosfera de Saturn, de forma controlada.

Cassini és un projecte cooperatiu de la NASA, l'ESA (Agència Espacial Europea) i l'Agència Espacial Italiana. El Laboratori de Propulsió a Jet (JPL), una divisió de l'Institut Tecnològic de Califòrnia a Pasadena, gestiona la missió per a la Direcció de Missions Científiques de la NASA, a Washington. L'orbitador Cassini i les seves dues càmeres a bord van ser dissenyats, desenvolupats i acoblats al JPL. El centre d'operacions d'imatge es troba a l'Space Science Institute de Boulder (Colorado).

Ho he vist aquí.