Un viaje de ida y vuelta a Marte: los tubos de muestra del Perseverance Rover de la NASA.

Esta animación muestra los datos recopilados en un tubo de muestra de Mars 2020 utilizando un escáner de tomografía computarizada (TC). Los ingenieros que trabajaban en los tubos de muestra utilizaron las imágenes en 3D para comprender mejor la estructura interna de los tubos. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech.

Maravillas de la ingeniería, los tubos de muestra del rover deben ser lo suficientemente resistentes como para llevar con seguridad muestras del Planeta Rojo en el largo viaje de regreso a la Tierra, en perfectas condiciones.

Los tubos transportados en el vientre del rover Perseverance Mars 2020 de la NASA están destinados a transportar las primeras muestras de la historia de otro planeta a la Tierra. Los futuros científicos utilizarán estos representantes cuidadosamente seleccionados de la roca y regolito marcianos (roca y polvo rotos) para buscar evidencia de potencial vida microbiana en el pasado antiguo de Marte y para responder otras preguntas clave sobre Marte y su historia. Perseverance aterrizará en el cráter Jezero de Marte el 18 de febrero de 2021.

Aproximadamente del tamaño y la forma de un tubo de ensayo de laboratorio estándar, los 43 tubos de muestra que se dirigen a Marte deben ser lo suficientemente ligeros y resistentes para sobrevivir a las demandas del viaje de ida y vuelta, y tan limpios que los futuros científicos estén seguros de que lo que están analizando es 100% Marte.

“Comparada con Marte, la Tierra está llena de muestras de la vida que cubre nuestro planeta”, dijo Ken Farley, científico del proyecto Mars 2020 en Caltech en Pasadena. “Necesitábamos eliminar esos letreros tan a fondo que cualquier escasa evidencia restante pueda detectarse y diferenciarse con confianza cuando se devuelvan estas primeras muestras”.

La práctica de diseñar contenedores para transportar muestras de otros mundos se remonta al Apolo 11, cuando Neil Armstrong, Michael Collins y Buzz Aldrin regresaron a la Tierra con 21,8 kilogramos de muestras del Mar de la Tranquilidad de la Luna en 1969, en dos cajas de aluminio del tamaño de un maletín con triple sellado. Pero las cajas de rocas de Apolo necesitaban mantener su carga prístina solo durante unos 10 días, desde la superficie lunar hasta el amerizaje, antes de ser transportadas al Laboratorio de Recepción Lunar. Los tubos de muestra de Perseverance deben aislar y preservar el valor científico de su contenido durante más de 10 años.

Hicieron algunas de las cosas más limpias de la Tierra para contener muestras del Planeta Rojo. Este video explora los tubos de muestra de la misión del rover Perseverance Mars 2020 de la NASA. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech.
Regreso de muestras de Marte

Mientras el rover más nuevo de la NASA investiga el cráter Jezero, los científicos de la misión determinarán cuándo y dónde perforará en busca de muestras. Esta preciosa carga marciana se empaquetará en esos tubos con el mecanismo más intrincado y tecnológicamente avanzado jamás enviado al espacio: el Sample Caching System. Después de que las muestras hayan sido depositadas en la superficie marciana, otras dos misiones que está formulando la NASA en asociación con la ESA (la Agencia Espacial Europea) completarán el relevo para llevarlas de regreso a la Tierra.

La segunda misión de esta campaña de devolución de muestras enviará un rover de “búsqueda” para recuperar los tubos herméticamente sellados y entregarlos en un contenedor de devolución de muestras especial dentro del vehículo de ascenso a Marte. El rover Mars 2020 Perseverance también podría enviar tubos con muestras a las proximidades del Mars Ascent Vehicle si se mantiene saludable hasta bien entrada la misión. El Mars Ascent Vehicle pondrá los tubos en órbita.

La misión final volará un orbitador a Marte para encontrarse con las muestras encapsuladas, capturarlas en una cápsula de contención altamente segura y transportarlas de regreso a la Tierra (ya en 2031).

Contenedores robustos

Hecho principalmente de titanio, cada tubo de muestra pesa menos de 57 gramos. Un revestimiento exterior blanco protege contra el calentamiento del sol, lo que podría cambiar la composición química de las muestras después de que Perseverance deposite los tubos en la superficie de Marte. Los números de serie grabados con láser en el exterior, ayudarán al equipo a identificar los tubos y su contenido.

Cada tubo debe ajustarse a las estrictas tolerancias no solo del Sistema de almacenamiento de muestras de Perseverance, sino también de las misiones futuras.

“Tienen menos de 15,2 centímetros de largo, pero todavía encontramos más de 60 dimensiones diferentes para examinar”, dijo Pavlina Karafillis, ingeniera de Sample Tube Cognizant de JPL. “Debido a las complejidades de todos los complejos mecanismos por los que pasarán durante la campaña de retorno de muestras de Marte, si alguna medición estaba fuera del grosor de un cabello humano, el tubo no se consideraba adecuado para volar”.

100% puro Jezero

La ingeniería de precisión es solo una parte del desafío. Los tubos también son producto de estándares de limpieza extremos. Todas las misiones planetarias de la NASA involucran procesos rigurosos para prevenir la introducción de material orgánico, inorgánico y biológico terrestre. Pero dado que estos tubos podrían contener pruebas de que alguna vez existió vida en otra parte del universo, el equipo de Mars 2020 necesitaba reducir, incluso más, la posibilidad de que pudieran albergar componentes terrestres que podrían complicar el proceso científico. El mandato era esencialmente que no debería haber nada en un tubo hasta que el Sistema de almacenamiento de muestras comience a llenarlo con 147 centímetros cúbicos del cráter Jezero (aproximadamente del tamaño de un trozo de tiza).

“Y cuando dijeron ‘nada’, lo decían en serio”, dijo Ian Clark, ingeniero de sistemas de proyectos asistente de la misión para la limpieza de tubos de muestra en JPL. “Un ejemplo: para lograr el tipo de ciencia que persigue la misión, necesitábamos limitar la cantidad total de compuestos orgánicos terrestres en una muestra determinada a menos de 150 nanogramos. Para un conjunto de compuestos orgánicos particulares, los que son muy indicativo de vida – estábamos limitados a menos de 15 nanogramos en una muestra “.

Un nanogramo es una mil millonésima parte de un gramo. Una huella digital promedio lleva alrededor de 45.000 nanogramos de materia orgánica, aproximadamente 300 veces el total permitido en un tubo de muestra. Para cumplir con especificaciones de misión tan estrictas, el equipo tuvo que reescribir el libro sobre limpieza.

“Hicimos todo nuestro montaje en un entorno de sala hiperlimpia, que es esencialmente una sala limpia dentro de una sala limpia”, dijo Clark. “Entre los pasos de montaje, los tubos de muestra se limpiarían con chorros de aire filtrado, se enjuagarían con agua desionizada y se limpiarían sónicamente con acetona, alcohol isopropílico y otros agentes de limpieza exóticos”.

Después de cada limpieza, el equipo mediría los contaminantes y hornearía los tubos por si acaso. Para cuando se seleccionaron los 43 tubos de muestra de un campo de 93 fabricados para vuelo, cada uno había generado más de 250 páginas de documentación y 3 gigabytes de imágenes y videos.

De los tubos a bordo del Perseverance, hasta 38 están destinados a ser llenados con roca marciana y regolito. Los otros cinco son “tubos testigo” que se han cargado con materiales diseñados para capturar contaminantes moleculares y particulados. Se abrirán en Marte para presenciar el entorno ambiental principalmente cerca de los sitios de recolección de muestras, catalogando cualquier impureza terrestre o contaminante de la nave espacial que pueda estar presente durante la recolección de muestras.

El regreso de los tubos de muestra y testigos a la Tierra y su examen en la Tierra, permitirá que toda la gama de capacidades de laboratorio de ciencia terrestre investigue las muestras, utilizando instrumentos demasiado grandes y complejos para poder haber sido enviados a Marte.

Más sobre la misión

Un objetivo clave de la misión de Perseverance en Marte es la astrobiología, incluida la búsqueda de signos de vida microbiana antigua. El rover caracterizará la geología del planeta y el clima pasado, allanará el camino para la exploración humana del Planeta Rojo y será la primera misión en recolectar y almacenar rocas y regolitos marcianos (rocas y polvo rotos).

Las misiones subsiguientes, actualmente bajo consideración por la NASA en cooperación con la ESA (Agencia Espacial Europea), enviarán naves espaciales a Marte para recolectar estas muestras almacenadas en la superficie y devolverlas a la Tierra para un análisis en profundidad.

La misión Mars 2020 es parte de un programa más amplio que incluye misiones a la Luna como una forma de prepararse para la exploración humana del Planeta Rojo. Encargada de devolver astronautas a la Luna para 2024, la NASA establecerá una presencia humana sostenida en la Luna y sus alrededores para 2028 a través de los planes de exploración lunar Artemis de la NASA.

Megamosaico “Catalejo” de Curiosity del Monte Sharp.

Por Stéphane Le Mouélic, especialista en teledetección en LPG / CNRS, Nantes, Francia.

Mosaico Housedon_Hill ChemCam / RMI, con zooms seleccionados en áreas de interés. Crédito: NASA / JPL-Caltech / LANL / CNES / CNRS / IRAP / IAS / LPG.

Una introducción rápida, ya que no soy un autor habitual del blog de Curiosity: desde el aterrizaje del rover, he estado involucrado en el procesamiento de imágenes de ChemCam en la Universidad de Nantes de Francia. Siempre estoy ansioso cuando llegan nuevos datos, y las imágenes que recopilamos aquí como vídeo son un verdadero placer.

Panorama “Housedon Hill” de ChemCam: este mosaico muestra varias escenas capturadas desde un lugar llamado “Housedon Hill”, por el instrumento ChemCam a bordo del rover Curiosity Mars de la NASA, entre el 9 de septiembre y el 23 de octubre de 2020 (Soles 2878 y 2921). Crédito: NASA / JPL-Caltech / LANL / CNES / CNRS / IRAP / IAS / LPG / MSSS.

La reciente campaña de imágenes “Housedon Hill”, planificada por el equipo durante un período de dos meses mientras permanecía en el sitio de perforación “Mary Anning”, batió un récord, siendo el mosaico más grande obtenido hasta ahora con el Micro-Imager remoto (RMI) de ChemCam. RMI fue diseñado originalmente para documentar las pequeñas áreas analizadas por la técnica de espectroscopía de ruptura inducida por láser (LIBS) de ChemCam, en rocas a solo unos metros del rover. Durante el primer año de Curiosity en Marte, se reconoció que, gracias a su poderosa óptica, RMI también podía pasar de un microscopio a un telescopio y desempeñar un papel importante como herramienta de reconocimiento a larga distancia. Ofrece una imagen en blanco y negro de un “catalejo” circular típico de una región pequeña. Así que RMI complementa bastante bien a otras cámaras, gracias a su longitud focal muy larga. Cuando se unen, los mosaicos RMI revelan detalles del paisaje a varios kilómetros del rover y brindan imágenes que son muy complementarias a las observaciones orbitales, lo que otorga una perspectiva terrestre más similar a la humana.

De julio a octubre de 2020, Curiosity permaneció en el mismo lugar para realizar varios análisis de muestreo de rocas. Esta rara oportunidad de quedarse en el mismo sitio durante mucho tiempo fue utilizada por el equipo para apuntar a áreas de interés muy distantes, construyendo un mosaico RMI en constante crecimiento entre el 9 de septiembre y el 23 de octubre (soles 2878 y 2921), que finalmente se convirtió en 216 imágenes superpuestas. Cuando el mosaico se coloca en una foto panorámica de 46947×7260 píxeles, cubre más de 50 grados de acimut a lo largo del horizonte, desde las capas inferiores de “Mount Sharp” a la derecha hasta el borde de “Vera Rubin Ridge” a la izquierda. Los recuadros muestran cómo la alta resolución lograda por RMI revela varias formaciones geológicas, como por ejemplo un campo de ondas de arena cerca de Vera Rubin Ridge y una impresionante variedad de diferentes capas. Todas estas características destacan la compleja historia geológica del cráter Gale. El Monte Sharp tiene un “lecho marcador” prominente, una capa única distintiva que se puede seguir casi a lo largo de su base, que se extiende a lo largo de decenas de kilómetros. Aparece en este mosaico como una capa oscura que marca un cambio clave en la formación de las pendientes de la montaña.

Al estirar el contraste de la imagen en el medio del panorama por encima del primer plano, incluso se pueden reconocer, en la distancia, las características correspondientes a rocas en bloque que rodaron hasta la mitad de la pared del cráter de Gale. Cuando se miden utilizando imágenes de la Cámara de Contexto de Mars Reconnaissance Orbiter (CTX por sus siglas en inglés), estos bloques están a 59 kilómetros del rover, una distancia récord para una observación ChemCam / RMI. Esto es el equivalente a ver los edificios del centro de Baltimore desde el centro de la ciudad de Washington DC. Esto indica que, a pesar del polvo en la atmósfera, que varía significativamente según las estaciones, el cielo en ese momento estaba lo suficientemente claro como para realizar imágenes tan distantes.

Vista desde el espacio y desde el suelo: estas dos imágenes comparan fotografías tomadas desde el espacio (por la cámara de contexto, o CTX, a bordo del Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA) y la superficie marciana (desde la cámara Remote Mico-Imager a bordo de ChemCam, un instrumento a bordo del Rover Curiosity de la NASA. Créditos: NASA / JPL-Caltech / LANL / CNES / CNRS / IRAP / IAS / LPG / MSSS.

El rover Perseverance de la NASA llega a Marte el 18 de febrero de 2021.

Después de casi 470 millones de kilómetros, el rover Perseverance de la NASA completa su viaje a Marte el 18 de febrero de 2021. Pero, para llegar a la superficie del Planeta Rojo, tiene que sobrevivir a la desgarradora fase final conocida como Entrada, Descenso y Aterrizaje (o EDL por sus siglas en inglés).

Esta puede ser la primera observación completa de una nanoflare (o pequeña llamarada solar).

Los investigadores pueden haber encontrado las tan buscadas “nanoflares” que se cree que calientan la corona solar a las increíbles temperaturas que alcanza.

Un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy marca la primera vez que los investigadores capturan el ciclo de vida completo de una supuesta nanoflare, desde los brillantes orígenes hasta la desaparición total.

Mini llamaradas para un gran rompecabezas

Las nanoflares son pequeñas erupciones en el Sol, una mil millonésima parte del tamaño de las erupciones solares normales. Eugene Parker, del Parker Solar Probe, los predijo por primera vez en 1972 para resolver un gran rompecabezas: el problema del calentamiento coronal.

Es el misterio de cómo la atmósfera exterior del Sol, o corona, se vuelve tan increíblemente caliente. A pesar de estar mucho más lejos del núcleo solar, es millones de grados más caliente que las capas debajo de él.

Casi 50 años después, el problema del calentamiento coronal aún no se ha resuelto. Ha sido difícil confirmar algunas de las diferentes teorías, en parte porque nadie ha visto nunca una nanoflare.

“Son extremadamente difíciles de observar”, dijo Shah Bahauddin, profesor de investigación del Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado, Boulder, y autor principal del estudio.

Diminutos y breves, nuestros mejores telescopios hace muy poco que se han vuelto lo suficientemente poderosos como para resolverlos. Y ver un pequeño destello no es suficiente, se necesita mucho para ser considerado un verdadero avistamiento de nanoflare. “Sabemos de manera teórica lo que debemos buscar: qué huella dactilar dejaría una nanoflare”, dijo Bahauddin.

Una nanoflare con cualquier otro nombre

Para decir que se ha observado una nanoflare de calentamiento de corona se deberían marcar, al menos, dos casillas principales.

Primero, como las llamaradas habituales, una nanoflare se enciende por reconexión magnética. Si la erupción que estamos viendo se calienta por algún otro proceso, no es un nanoflare.

La reconexión magnética se activa cuando las líneas del campo magnético se realinean explosivamente. A diferencia de otros mecanismos que calientan las cosas gradualmente, puede coger plasma relativamente frío y calentarlo mucho en un instante.

“Es como juntar dos cubitos de hielo y de repente la temperatura sube a 1000 grados Fahrenheit”, dijo Bahauddin.

Una forma de detectar el calentamiento a través de la reconexión magnética es observar un calor intenso en un entorno mucho más frío.

En segundo lugar, la nanoflare debe calentar la corona, que podría estar a miles de kilómetros por encima de donde estallan. Eso no es trivial: muchas otras erupciones solares solo calientan su entorno inmediato.

“Hay que examinar si la energía de una nanoflare puede disiparse en la corona”, dijo Bahauddin. “Si la energía va a otra parte, eso no resuelve el problema del calentamiento coronal”.

Un hallazgo contradictorio se convierte en una pieza clave del rompecabezas

Cuando Bahauddin comenzó esta investigación como estudiante de doctorado, no estaba pensando en nanoflares en absoluto. En busca de un proyecto, decidió investigar algunos bucles pequeños y brillantes (de aproximadamente 100 km de diámetro; son pequeños en escalas solares) que había notado que parpadeaban en la capa justo debajo de la corona supercaliente.

“Pensé que tal vez los bucles hicieron que la atmósfera circundante fuera un poco más caliente”, dijo. “Nunca pensé que producirían tanta energía como para impulsar el plasma caliente a la corona y calentarlo”.


Un primer plano de una de las iluminaciones de bucle estudiadas en el artículo. Cada cuadro insertado se acerca a la región seleccionada en el cuadro a su izquierda. El cuadro de la derecha del todo es el más ampliado y muestra la posible nanoflare. Créditos: NASA/SDO/IRIS/Shah Bahauddin.

Pero cuando Bahauddin amplió las imágenes tomadas por el Espectrógrafo de Imágenes de la Región de la Interfaz de la NASA (o satélite IRIS, por sus siglas en inglés) descubrió dos sorpresas.

Primero, estos bucles eran increíblemente calientes: millones de grados más calientes que su entorno.

Pero aún más extraño, este calor se distribuyó de una manera inusual, de forma diferente a la mayoría de los otros sistemas físicos.

Si bien el Sol está compuesto principalmente de hidrógeno y helio, también contiene cantidades más pequeñas de cualquier otro elemento. En estos bucles, de alguna manera los elementos más pesados, como el silicio, que tiene 14 protones en su núcleo, eran mucho más calientes y energéticos que los elementos más ligeros, como el oxígeno, que solo tiene ocho.

“Si empuja una pelota que es muy liviana por el suelo, debería rodar más lejos que una pelota pesada”, dijo Bahauddin. “Sin embargo, en nuestro caso, los elementos más pesados ​​se disparaban a unos 100 km por segundo, mientras que los más ligeros estaban casi a cero. Eso fue completamente contradictorio”.

Esta extraña observación les dijo que algo muy específico debía estar sucediendo en estos bucles brillantes.

“Esa fue una gran pista”, dijo Amy Winebarger, física solar del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, y ​​coautora del estudio. “Realmente tenías que empezar a pensar en qué tipo de calentamiento podría afectar al átomo de oxígeno de manera diferente que al átomo de silicio”.

Bahauddin pasó los años siguientes llevando a cabo simulaciones por ordenador, probando diferentes mecanismos de calentamiento. Necesitaba encontrar uno que pudiera coincidir con sus observaciones, incluido el calentamiento de los elementos más pesados en mayor proporción que los más ligeros.

Al final, solo un mecanismo de calentamiento pudo producir el efecto. El calor tuvo que provenir de un evento de reconexión magnética, la misma fuerza impulsora detrás de las erupciones solares.

La clave estaba en las secuelas. A medida que las líneas del campo magnético se retuercen y se vuelven a alinear, crean una breve corriente eléctrica que acelera los iones recién liberados. Bahauddin lo compara con una multitud aterrorizada.

“Es como si todos en una habitación intentaran correr al mismo tiempo. Empiezan a chocar entre sí y se produce un gran lío”, dijo Bahauddin.

Fundamentalmente, cuanto más tiempo pueda seguir moviéndose un ion en un campo eléctrico, más energía gana. Aquí es donde los iones más pesados, como el silicio, tienen una ventaja. “Dado que tienen más impulso, pueden abrirse paso entre la multitud y robar toda la energía disponible”, dijo Bahauddin.

En otras palabras, los iones de silicio más masivos se abrieron paso a través del caos, absorbiendo la energía del campo eléctrico. Los iones de oxígeno, más ligeros, no podían hacer eso: se detuvieron en seco después de cada colisión.

Este mecanismo podría explicar sus resultados, pero aun así, fue una posibilidad remota. Las simulaciones mostraron que este proceso solo sucedió en condiciones bastante específicas.

“Para que esto ocurriera, se necesitaba una temperatura específica y la proporción adecuada de silicio a oxígeno”, dijo Bahauddin. “Así que volvimos a mirar las medidas y vimos que los números coincidían exactamente”. Sorprendentemente, las condiciones del Sol reflejaron sus simulaciones.

Calentando la corona

Hasta ahora, estos bucles brillantes parecían ser pequeñas llamaradas, pero ¿su calor realmente alcanzó la corona?

Bahauddin miró al Observatorio de Dinámica Solar de la NASA (o SDO por sus siglas en inglés), que lleva telescopios afinados para ver el plasma extremadamente caliente que solo se encuentra en la corona. Bahauddin localizó las regiones justo encima de las iluminaciones poco después de que aparecieran.

“Y ahí estaba, solo un retraso de 20 segundos”, dijo Bahauddin. “Vimos el brillo, y luego vimos de repente que la corona se sobrecalentaba a temperaturas de varios millones de grados”, dijo Bahauddin. “SDO nos dio esta información importante: sí, este hecho está aumentando la temperatura, transfiriendo energía a la corona”.

Bahauddin documentó 10 casos de bucles brillantes con efectos similares en la corona. Aun así, duda en llamarlos nanoflares. “Nadie lo sabe realmente porque nadie lo ha visto antes”, dijo Bahauddin. “Es una suposición bien fundamentada, digamos”.

Desde la perspectiva de la teoría que dice que las nanoflares calientan la corona, lo único que queda por hacer es demostrar que estos brillos ocurren con suficiente frecuencia, en todo el Sol, para explicar el calor extremo de la corona. Eso todavía está en progreso. Pero observar estas pequeñas explosiones a medida que calientan la atmósfera solar es un comienzo convincente.

“Hemos demostrado cómo una estructura fría y baja puede suministrar plasma supercaliente a la corona”, dijo Bahauddin. “Eso, para mí, fue lo más bonito”.

Cometa descubierto recientemente durante el eclipse solar total de 2020.

(izquierda) La cámara LASCO C2 del observatorio SOHO de la ESA / NASA muestra el cometa C / 2020 X3 (SOHO) en la esquina inferior izquierda. (derecha) Una imagen compuesta del eclipse solar total del 14 de diciembre de 2020, basada en 65 fotogramas tomados por Andreas Möller (Arbeitskreis Meteore e.V.) en Piedras del Aguila, Argentina, y procesada por Jay Pasachoff y Roman Vanur.
Créditos: ESA / NASA / SOHO / Andreas Möller (Arbeitskreis Meteore e.V.) / Procesados ​​por Jay Pasachoff y Roman Vanur / Joy Ng. Imagen de Eclipse utilizada con permiso.

Cuando Chile y Argentina presenciaron el eclipse solar total el 14 de diciembre de 2020, sin que los observadores del cielo lo supieran, una pequeña mancha pasaba volando junto al Sol, un cometa recientemente descubierto.

El cometa C / 2020 X3 (SOHO), recientemente descubierto, visto en la cámara LASCO C2 del observatorio SOHO de la ESA / NASA.
Créditos: ESA / NASA / SOHO / Karl Battams.

Este cometa fue visto por primera vez en datos satelitales por el astrónomo aficionado tailandés Worachate Boonplod en el Proyecto Sungrazer financiado por la NASA, un proyecto de ciencia ciudadana que invita a cualquiera a buscar y descubrir nuevos cometas en imágenes de la Agencia Espacial Europea (ESA), NASA y el Observatorio Solar y Heliosférico, o SOHO.

Boonplod descubrió el cometa el 13 de diciembre, el día antes del eclipse. Sabía que se acercaba el eclipse y estaba ansioso por ver si su nuevo descubrimiento de cometa podría aparecer en la atmósfera exterior del Sol como una pequeña mancha en las fotografías de eclipses.

El cometa, llamado C / 2020 X3 (SOHO) por el Minor Planet Center, es un rasante solar “Kreutz”. Esta familia de cometas se originó a partir de un gran cometa padre que se rompió en fragmentos más pequeños hace más de mil años y continúa orbitando alrededor del Sol en la actualidad. Los cometas rasantes de Kreutz se encuentran con mayor frecuencia en las imágenes del SOHO. La cámara de SOHO funciona imitando los eclipses solares totales: un disco de ocultación sólido bloquea la luz cegadora del Sol, revelando características más tenues en su atmósfera exterior y otros objetos celestes como los cometas. Hasta la fecha, se han descubierto 4.108 cometas en imágenes del SOHO, y este cometa es el rastro solar número 3.524 de Kreutz detectado.

Aproximadamente en el momento en que se tomó la imagen del eclipse, el cometa viajaba a aproximadamente 725.000 kilómetros por hora, a unos 4,3 millones de kilómetros de la superficie del Sol. El cometa tenía alrededor de 15 metros de diámetro, aproximadamente la longitud de un semirremolque. Luego se desintegró en partículas de polvo debido a la intensa radiación solar, unas horas antes de llegar a su punto más cercano al Sol.

El parasol Webb de la NASA se despliega y se tensa con éxito en las pruebas finales.

Las pruebas finales del Telescopio Espacial James Webb están en marcha con la finalización con éxito de su última prueba de despliegue de parasoles, que tuvo lugar en Northrop Grumman en Redondo Beach, California.
Créditos: NASA / Chris Gunn.

Alargado al tamaño de una cancha de tenis, el parasol de cinco capas del telescopio espacial James Webb completamente ensamblado de la NASA completó con éxito una serie final de pruebas de tensión y despliegue a gran escala. Este hito acerca un paso más al observatorio hacia su lanzamiento en 2021.

“Este es uno de los mayores logros de Webb en 2020”, dijo Alphonso Stewart, líder de sistemas de implementación de Webb para el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Pudimos sincronizar con precisión el movimiento de despliegue de una manera muy lenta y controlada y mantener su forma crítica de cometa, lo que significa que está listo para realizar estas acciones en el espacio”.

Para ayudar a garantizar el éxito, los técnicos inspeccionan cuidadosamente el parasol del telescopio espacial James Webb antes de que comience la prueba de implementación, mientras se realiza, ejecutan un análisis posterior a la prueba completa para garantizar que el observatorio esté funcionando según lo planeado.
Créditos: NASA / Chris Gunn.

El parasol protege el telescopio y refleja la luz y el calor de fondo del Sol, la Tierra y la Luna hacia el espacio. El observatorio debe mantenerse frío para lograr ciencia innovadora en luz infrarroja, que es invisible a los ojos humanos y se percibe como calor.

A la sombra del parasol, las tecnologías innovadoras y los sensores infrarrojos sensibles de Webb permitirán a los científicos observar galaxias distantes y estudiar muchos otros objetos intrigantes del universo.

Mantener la forma del parasol implica un proceso delicado y complicado.

“Felicidades a todo el equipo. Debido al gran tamaño de Webb y los estrictos requisitos de rendimiento, las implementaciones son increíblemente complejas. Además de la experiencia técnica requerida, este conjunto de pruebas requirió una planificación detallada, determinación, paciencia y comunicación abierta. El equipo demostró que tiene todos estos atributos. Es asombroso pensar que la próxima vez que se despliegue el parasol de Webb, estará a miles de kilómetros de distancia, a toda velocidad por el espacio ”, dijo James Cooper, director de parasoles de Webb en Goddard.

Las membranas recubiertas de polímero Kapton® del parasol de Webb se desplegaron y tensaron por completo en diciembre en Northrop Grumman en Redondo Beach, California. Northrop Grumman diseñó el parasol del observatorio para la NASA.

Durante las pruebas, los ingenieros enviaron una serie de comandos al hardware de la nave espacial que activó 139 actuadores, ocho motores y miles de otros componentes para desplegar y estirar las cinco membranas del parasol en su forma final tensa. Una parte desafiante de la prueba es desplegar el parasol en el entorno gravitatorio de la Tierra, lo que provoca fricción, a diferencia del material que se despliega en el espacio sin los efectos de la gravedad.

Mostrado completamente desplegado con las cinco capas tensas, esta es la última vez que el parasol del telescopio espacial James Webb se desplegará por completo en la Tierra.
Créditos: NASA / Chris Gunn.

Para el lanzamiento, el parasol se plegará alrededor de dos lados del observatorio y se colocará en un vehículo de lanzamiento Ariane 5, proporcionado por la Agencia Espacial Europea.

En esta prueba, dos estructuras de paletas que sostienen el parasol en posición vertical se doblan hacia abajo, luego dos enormes “brazos” telescópicos (conocidos como el conjunto de la pluma intermedia) del parasol se desdoblan hacia afuera lentamente, tirando de las membranas dobladas junto con ellas para asemejarse a los movimientos sincronizados de un baile coreografiado muy lentamente. Una vez que los brazos se bloquearon en su posición horizontal, las membranas del parasol se tensaron individualmente con éxito, comenzando con la capa inferior, separando cada una en su forma completamente desplegada.

El gran parasol divide el observatorio en un lado cálido que mira al Sol (aproximadamente 185 grados Fahrenheit) y un lado que mira al espacio frío (menos 388 grados Fahrenheit) compuesto por la óptica y los instrumentos científicos. El parasol protegerá la óptica y los sensores del observatorio, por lo que permanecerán a temperaturas extremadamente frías para poder realizar ciencia.

“Este hito indica que Webb está en camino de estar listo para su lanzamiento. Nuestros ingenieros y técnicos lograron un progreso increíble en las pruebas este mes, reduciendo un riesgo significativo para el proyecto al completar estos hitos para su lanzamiento el próximo año ”, dijo Bill Ochs, gerente de proyectos de Webb en Goddard. “El equipo se está preparando ahora para las pruebas finales posteriores al despliegue ambiental en el observatorio durante los próximos meses antes de enviarlo al lugar de lanzamiento el próximo verano”.

Webb pasó otras rigurosas pruebas de implementación durante su desarrollo, que descubrieron y resolvieron con éxito problemas técnicos con la nave espacial. Estas pruebas validan que una vez en órbita, el observatorio y sus numerosos sistemas redundantes funcionarán sin problemas.

El telescopio espacial James Webb será el principal observatorio de ciencias espaciales del mundo cuando se lance en 2021. Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, verá más allá de mundos distantes alrededor de otras estrellas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en el. Webb es un programa internacional dirigido por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.

Hubble observa un “anillo fundido”.


Crédito de la imagen: ESA / Hubble & NASA, S. Jha; Reconocimiento: L. Shatz.

La estrecha galaxia que se curva elegantemente alrededor de su compañera esférica en esta imagen es un ejemplo fantástico de un fenómeno verdaderamente extraño y muy raro. Esta imagen, tomada con el Telescopio Espacial Hubble de NASA / ESA, muestra GAL-CLUS-022058, ubicado en la constelación del hemisferio sur de Fornax (el Horno). GAL-CLUS-022058s es el más grande y uno de los anillos de Einstein más completos jamás descubiertos en nuestro universo. El objeto ha sido apodado por los astrónomos que estudian este anillo de Einstein como el “Anillo fundido”, que alude a su apariencia y constelación de acogida.

Einstein teorizó por primera vez en su teoría general de la relatividad que la forma inusual de este objeto puede explicarse mediante un proceso llamado lente gravitacional, que hace que la luz que brilla desde lejos sea doblada y arrastrada por la gravedad de un objeto entre la fuente y el observador. En este caso, la luz de la galaxia de fondo se ha distorsionado en la curva que vemos por la gravedad del cúmulo de galaxias que se encuentra frente a ella. La alineación casi exacta de la galaxia de fondo con la galaxia elíptica central del cúmulo, que se ve en el medio de esta imagen, ha deformado y ampliado la imagen de la galaxia de fondo en un anillo casi perfecto. La gravedad de otras galaxias del cúmulo provoca distorsiones adicionales.

Objetos como estos son los laboratorios ideales para estudiar galaxias que a menudo son demasiado débiles y distantes para verlas sin lentes gravitacionales.

La NASA avanza con la campaña para devolver muestras de Marte a la Tierra.

En esta ilustración, el rover Mars 2020 de la NASA usa su taladro para extraer una muestra de roca en Marte.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.

La NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea) pasan a la siguiente fase en una campaña para profundizar la comprensión de si alguna vez existió vida en Marte y, a su vez, comprender mejor los orígenes de la vida en la Tierra.

La NASA ha aprobado el esfuerzo de múltiples misiones Mars Sample Return (MSR) para avanzar a la Fase A, preparándose para traer las primeras muestras prístinas de Marte de regreso a la Tierra. Durante esta fase, el programa madurará tecnologías críticas y tomará decisiones de diseño críticas, además de evaluar las asociaciones de la industria.

El primer esfuerzo de esta campaña está en marcha. El rover Perseverance Mars 2020 de la NASA se lanzó en julio y está programado para aterrizar en el Planeta Rojo el 18 de febrero de 2021. El rover del tamaño de un automóvil buscará signos de vida microbiana antigua. Usando un taladro de perforación en el extremo de su brazo robótico, Perseverance tiene la capacidad de recolectar muestras de roca y regolito marcianos (roca rota y polvo), y sellarlas herméticamente en tubos de recolección. Perseverance puede depositar estas muestras en lugares designados en la superficie marciana o almacenarlas internamente.

En los próximos pasos de la campaña MSR, la NASA y la ESA proporcionarán componentes respectivos para una misión Sample Retrieval Lander y una misión Earth Return Orbiter, con lanzamientos previstos en la segunda mitad de esta década. La misión Sample Retrieval Lander entregará un Sample Fetch Rover y un Mars Ascent Vehicle a la superficie de Marte. El rover recuperará las muestras y las transportará al módulo de aterrizaje. El rover Perseverance también proporciona una capacidad para la entrega de tubos de recolección al módulo de aterrizaje. Un brazo robótico en el módulo de aterrizaje transferirá las muestras a un contenedor incrustado en el pico del Mars Ascent Vehicle.

Una vez sellado, el sistema se preparará para el primer lanzamiento desde otro planeta. En la órbita de Marte, el Earth Return Orbiter se reunirá con el recipiente de muestra sellado y lo capturará, y luego colocará las muestras en una cápsula de contención adicional de alta seguridad para regresar a la Tierra a principios de la década de 2030.

“Devolver muestras de Marte a la Tierra ha sido un objetivo de los científicos planetarios desde los primeros días de la era espacial, y la finalización con éxito de este punto de decisión clave de MSR, es un paso importante para transformar este objetivo en realidad”, dijo Thomas Zurbuchen administrador asociado de ciencia en la sede de la NASA en Washington. “MSR es una campaña compleja y encapsula la esencia misma de la exploración espacial pionera: empujar los límites de lo que se es capaz y, al hacerlo, ampliar nuestra comprensión de nuestro lugar en el universo”.

Traer las muestras de Marte a la Tierra permitirá a los científicos de todo el mundo examinar las muestras utilizando instrumentos sofisticados que serían demasiado grandes y complejos para enviarlos a Marte, y permitirá que las generaciones futuras los estudien utilizando tecnología que aún no está disponible. El estudio de las muestras en la Tierra permitirá a la comunidad científica probar nuevas teorías y modelos a medida que se desarrollen, al igual que las muestras de Apolo devueltas de la Luna lo han hecho durante décadas.

La campaña MSR también avanza los esfuerzos de la NASA para enviar humanos al Planeta Rojo. Implicará el aterrizaje de naves espaciales más pesadas en la superficie marciana. También implicará operaciones de lanzamiento y encuentro alrededor de otro planeta por primera vez. Con el programa Artemis, la NASA llevará a la primera mujer y al próximo hombre a la superficie lunar en 2024 para prepararse para el próximo salto gigante de la humanidad: enviar astronautas a Marte.

“MSR fomentará importantes avances de ingeniería para la humanidad y las tecnologías avanzadas necesarias para realizar con éxito la primera misión de ida y vuelta a otro planeta”, dijo Jeff Gramling, director del programa Mars Sample Return en la sede de la NASA. “Los avances científicos que ofrecen las muestras prístinas de Marte a través de MSR no tienen precedentes, y esta misión contribuirá al objetivo final de la NASA de enviar humanos a Marte”.

La NASA estableció una Junta de Revisión Independiente de Retorno de Muestras de Marte a principios de este año para evaluar sus primeros proyectos de asociación con la ESA para devolver las primeras muestras de otro planeta. El informe de la junta con las respuestas de la NASA, publicado en octubre, encontró que la agencia ahora está lista para emprender su campaña de devolución de muestras de Marte. La NASA convocó a un segundo grupo de expertos independientes, la Junta de Revisión Permanente (SRB) de MSR, para proporcionar una evaluación continua del programa de MSR. La JUR también recomendó que el programa pase a la Fase A.

“Comenzar el trabajo de formulación de la Fase A es un paso trascendental para nuestro equipo, aunque es uno de varios por venir”, dijo Bobby Braun, gerente del programa Mars Sample Return en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en el sur de California, que lidera el desarrollo del esfuerzo MSR de la NASA. “Estas revisiones fortalecieron nuestro plan para el futuro y este hito señala la creación de un enfoque tangible para MSR basado en las extraordinarias capacidades de los centros de la NASA, nuestros socios de la ESA y la industria”.

La ESA está proporcionando el Earth Return Orbiter, Sample Fetch Rover y el brazo robótico del módulo de aterrizaje a la asociación. La NASA está proporcionando el módulo de aterrizaje de recuperación de muestras, el vehículo de ascenso a Marte y la carga útil del sistema de captura/contención y retorno, en el orbitador de retorno terrestre. Múltiples Centros de la NASA están involucrados en este esfuerzo, contribuyendo en sus áreas más potentes.

Entrar en la atmósfera marciana con el Perseverance Rover.

Créditos: NASA/JPL-Caltech.

En esta ilustración, con su escudo térmico de cara al planeta, el rover Perseverance de la NASA comienza su descenso a través de la atmósfera marciana. Cientos de eventos críticos deben ejecutarse perfecta y exactamente a tiempo para que el rover aterrice de manera segura en Marte el 18 de febrero de 2021.

La entrada, el descenso y el aterrizaje, o “EDL”, comienza cuando la nave espacial alcanza la cima de la atmósfera marciana, viajando a casi 20.000 km/h.

El aeroshell, que encierra el rover y la etapa de descenso, realiza el viaje a la superficie por sí solo. El vehículo enciende pequeños propulsores en la carcasa trasera para reorientarse y asegurarse de que el escudo térmico mire hacia adelante mientras se sumerge en la atmósfera.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California construyó y administrará las operaciones del rover Perseverance Mars 2020 para la NASA.

En busca de un agujero negro gigante perdido.

NASA/CXC/Univ of Michigan/K. Gültekin; Óptico: NASA/STScI y NAOJ/Subaru; Infrarrojo: NSF/NOAO/KPNO.

El misterio que rodea el paradero de un agujero negro supermasivo se ha complicado.

A pesar de buscar con el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el Telescopio Espacial Hubble, los astrónomos no tienen evidencia de que se pueda encontrar un agujero negro distante que se estima que pesa entre 3 mil millones y 100 mil millones de veces la masa del Sol.

Este agujero negro perdido debería estar en la enorme galaxia en el centro del cúmulo de galaxias Abell 2261, que se encuentra a unos 2.700 millones de años luz de la Tierra. Esta imagen compuesta de Abell 2261 contiene datos ópticos del Hubble y el Telescopio Subaru que muestran galaxias en el cúmulo y en el fondo, y datos de rayos X de Chandra que muestran gas caliente (de color rosa) que impregna el cúmulo. La mitad de la imagen muestra la gran galaxia elíptica en el centro del cúmulo.

Casi todas las grandes galaxias del Universo contienen un agujero negro supermasivo en su centro, con una masa que es millones o miles de millones de veces la del Sol. Dado que la masa de un agujero negro central suele seguir la masa de la propia galaxia, los astrónomos esperan que la galaxia en el centro de Abell 2261 contenga un agujero negro supermasivo que rivaliza con el peso de algunos de los agujeros negros más grandes conocidos del Universo.

Utilizando los datos de Chandra obtenidos en 1999 y 2004, los astrónomos ya habían buscado en el centro de la gran galaxia central de Abell 2261 signos de un agujero negro supermasivo. Buscaron material que se había sobrecalentado mientras caía hacia el agujero negro y producía rayos X, pero no detectaron tal fuente.

Ahora, con observaciones nuevas y más extensas de Chandra obtenidas en 2018, un equipo dirigido por Kayhan Gultekin de la Universidad de Michigan en Ann Arbor realizó una búsqueda más profunda del agujero negro en el centro de la galaxia. También consideraron una explicación alternativa, en la que el agujero negro fue expulsado del centro de la galaxia anfitriona. Este evento violento puede haber resultado de la fusión de dos galaxias para formar la galaxia observada, acompañada por el agujero negro central en cada galaxia, fusionándose para formar un enorme agujero negro.

Cuando los agujeros negros se fusionan, producen ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Si la gran cantidad de ondas gravitacionales generadas por tal evento fueran más fuertes en una dirección que en otra, la teoría predice que el nuevo agujero negro, aún más masivo, habría sido enviado a toda velocidad desde el centro de la galaxia en la dirección opuesta. A esto se le llama agujero negro en retroceso.

Los astrónomos no han encontrado evidencia definitiva del retroceso de los agujeros negros y no se sabe si los agujeros negros supermasivos se acercan lo suficiente entre sí para producir ondas gravitacionales y fusionarse; Hasta ahora, los astrónomos solo han verificado las fusiones de agujeros negros mucho más pequeños. La detección de agujeros negros supermasivos que retroceden envalentonaría a los científicos que utilizan y desarrollan observatorios para buscar ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros supermasivos.

La galaxia en el centro de Abell 2261 es un cúmulo excelente para buscar un agujero negro en retroceso porque hay dos signos indirectos de que podría haber tenido lugar una fusión entre dos agujeros negros masivos. Primero, los datos de las observaciones ópticas de Hubble y Subaru revelan un núcleo galáctico – la región central donde el número de estrellas en la galaxia en un parche dado de la galaxia está en o cerca del valor máximo – que es mucho más grande de lo esperado para un galaxia de su tamaño. La segunda señal es que la concentración más densa de estrellas en la galaxia se encuentra a más de 2.000 años luz del centro de la galaxia, que es sorprendentemente distante.

Estas características fueron identificadas por primera vez por Marc Postman del Space Telescope Science Institute (STScI) y colaboradores en sus imágenes anteriores de Hubble y Subaru, y los llevaron a sugerir la idea de un agujero negro fusionado en Abell 2261. Durante una fusión, el agujero negro supermasivo en cada galaxia se hunde hacia el centro de la galaxia recién fusionada. Si se unen entre sí por la gravedad y su órbita comienza a encogerse, se espera que los agujeros negros interactúen con las estrellas circundantes y las expulsen del centro de la galaxia. Esto explicaría el gran núcleo de Abell 2261. La concentración descentrada de estrellas también puede haber sido causada por un evento violento como la fusión de dos agujeros negros supermasivos y el posterior retroceso de un solo agujero negro más grande.

Aunque hay pistas de que se produjo una fusión de agujeros negros, ni los datos de Chandra ni del Hubble mostraron evidencia del agujero negro en sí. Gultekin y la mayoría de sus coautores, dirigidos por Sarah Burke-Spolaor de la Universidad de West Virginia, habían utilizado previamente el Hubble para buscar un grupo de estrellas que podrían haber sido arrastradas por un agujero negro en retroceso. Estudiaron tres grupos cerca del centro de la galaxia y examinaron si los movimientos de las estrellas en estos grupos son lo suficientemente altos como para sugerir que contienen un agujero negro de diez mil millones de masas solares. No se encontró evidencia clara de un agujero negro en dos de los grupos y las estrellas en el otro eran demasiado débiles para producir conclusiones útiles.

También estudiaron previamente las observaciones de Abell 2261 con Karl G. Jansky Very Large Array de NSF. La emisión de radio detectada cerca del centro de la galaxia mostró evidencia de que la actividad de un agujero negro supermasivo había ocurrido allí hace 50 millones de años, pero no indica que el centro de la galaxia contenga actualmente tal agujero negro.

Luego se dirigieron a Chandra para buscar material que se había sobrecalentado y produjo rayos X mientras caía hacia el agujero negro. Si bien los datos de Chandra revelaron que el gas caliente más denso no estaba en el centro de la galaxia, no revelaron ninguna posible firma de rayos X de un agujero negro supermasivo en crecimiento; no se encontró ninguna fuente de rayos X en el centro del cúmulo, o en cualquiera de los grupos de estrellas, o en el sitio de la emisión de radio.

Los autores concluyeron que no hay un agujero negro en ninguno de estos lugares o que está atrayendo material demasiado lentamente para producir una señal de rayos X detectable.

Por lo tanto, el misterio de la ubicación de este gigantesco agujero negro continúa. Aunque la búsqueda no tuvo éxito, queda esperanza para los astrónomos que buscan este agujero negro supermasivo en el futuro. Una vez lanzado, el telescopio espacial James Webb podrá revelar la presencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia o uno de los grupos de estrellas. Si Webb no pudiera encontrar el agujero negro, entonces la mejor explicación es que el agujero negro se ha alejado bastante del centro de la galaxia.

Un artículo que describe estos resultados ha sido aceptado para su publicación en una revista de la American Astronomical Society, y también está disponible en línea en https://arxiv.org/abs/2010.13980. Los coautores de Gultekin son Sarah Burke-Spolaor; Tod R. Lauer (Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica Infrarroja, Tucson, Arizona); T. Joseph W. Lazio y Leonidas A. Moustakas (Laboratorio de propulsión a chorro, Instituto de Tecnología de California, Pasadena, California); y Patrick Ogle y Marc Postman (Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland).

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia desde Cambridge Massachusetts y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.