Mes: octubre 2022

El instrumento VASI (Venus Atmospheric Structure Investigation) a bordo de la misión de la NASA a Venus, DAVINCI, junto con los otros instrumentos de esta misión, tiene como objetivo investigar la misteriosa atmósfera de Venus.

VASI se instalará en la esfera de descenso de la misión DAVINCI para lanzarse en paracaídas a través de la atmósfera de Venus. La esfera de descenso lleva un conjunto sofisticado de cinco instrumentos, incluido VASI, diseñados colectivamente para estudiar las características de la atmósfera y medir cómo cambian a medida que desciende.

Las mediciones que realice VASI proporcionarán nueva información sobre la temperatura, la presión y los vientos de Venus y facilitarán la principal referencia de altitud a los instrumentos de composición atmosférica de la esfera de descenso durante la inmersión en la abrasadora y aplastante atmósfera de Venus.

“Actualmente, hay algunos enigmas sobre la atmósfera profunda de Venus”, dijo Ralph Lorenz, científico del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) en Laurel, Maryland, quien es el líder científico del instrumento VASI. “No tenemos todas las piezas de ese rompecabezas y DAVINCI nos dará esas piezas midiendo la composición al mismo tiempo que la presión y la temperatura a medida que nos acercamos a la superficie”.

Entre los muchos misterios de la espesa atmósfera de Venus se encuentra su estructura, cómo han podido interactuar los volcanes con la atmósfera y qué puede decirnos esa interacción sobre el futuro de la Tierra.

“La habitabilidad a largo plazo de nuestro planeta, tal como la entendemos, se basa en la conexión del interior y la atmósfera”, dijo Lorenz. “La abundancia a largo plazo de dióxido de carbono en nuestra atmósfera, en la que realmente confiamos para mantener la superficie de la Tierra lo suficientemente caliente como para ser habitable durante el tiempo geológico, depende de los volcanes”. Una pregunta clave es si los volcanes todavía están activos en Venus. Las mediciones en altitud de las temperaturas atmosféricas, los vientos y la composición contribuirán a responder a esta pregunta.

Sin embargo, las nubes de ácido sulfúrico, la presión atmosférica superficial, unas 90 veces más alta que la de la Tierra, y las temperaturas superficiales de alrededor de 460 C hacen que Venus sea increíblemente difícil de explorar, y es una tarea hercúlea crear instrumentos que puedan realizar mediciones sensibles mientras están expuestos al duro entorno de Venus. Debido a estos factores, la mayoría de los sensores y otros subsistemas de DAVINCI están encapsulados en una esfera de descenso construida como un submarino, con una construcción robusta para soportar las intensas presiones atmosféricas y un aislamiento eficaz para proteger estos sistemas del intenso calor imperante cerca de la superficie de Venus. Los sensores de VASI deben exponerse directamente a estas duras condiciones para hacer su trabajo.

“Venus es difícil. Las condiciones, especialmente las bajas en la atmósfera, hacen que sea muy difícil diseñar la instrumentación y los sistemas para respaldar esa instrumentación”, dijo Lorenz. “Todo eso tiene que estar protegido del medio ambiente o construido de alguna manera capaz de tolerarlo”.

A medida que la esfera descienda hacia la superficie de Venus, VASI registrará las variaciones de temperatura de la atmósfera con un sensor de temperatura envuelto en un tubo de metal delgado, como una pajita. La atmósfera calentará el tubo, que el sensor medirá y registrará mientras se mantiene protegido del corrosivo ambiente.

Simultáneamente, VASI medirá la presión atmosférica usando una pequeña membrana de silicona encerrada en el instrumento. En un lado de la membrana hay un vacío y en el otro estará la atmósfera de Venus, que empujará la membrana y la estirará. Esa variación será medida y utilizada para calcular la fuerza de la presión.

VASI también medirá la velocidad y la dirección del viento utilizando una combinación de acelerómetros y giroscopios instalados en la esfera de descenso, además del seguimiento Doppler. Los acelerómetros miden los cambios de velocidad y dirección, mientras que los giroscopios miden los cambios de orientación. El seguimiento Doppler también mide los cambios en la velocidad y la dirección estudiando el cambio de frecuencia de una señal de radio de un transmisor en la esfera de descenso, de forma similar a cómo la sirena de una ambulancia cambia de tono a medida que avanza.

Los diversos sensores y carcasas de VASI están siendo ensamblados en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la dirección científica de Lorenz del APL. Las mediciones Doppler se implementan en el sistema de radio de DAVINCI, que se construye en el APL.

El Goddard Space Flight Centerde la NASA es la principal institución investigadora de DAVINCI y realizará la gestión de proyectos para la misión, proporcionará instrumentos científicos y proyectos de ingeniería de sistemas para desarrollar la esfera de descenso. Este centro también dirige el equipo de apoyo científico del proyecto con un equipo científico externo de todo E.E.U.U. e incluye participación internacional.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.

Al igual que la capacidad de deformación de un automóvil, el módulo de aterrizaje experimental SHIELD está diseñado para absorber un fuerte impacto.

La NASA ha aterrizado exitosamente nueve veces vehículos espaciales en Marte, utilizando paracaídas de última generación, bolsas de aire masivas y equipos propulsores que posaron las naves espaciales de manera segura en la superficie. Ahora los ingenieros están probando si la forma más fácil de llegar a la superficie marciana es estrellarse directamente.

Durante el descenso, en lugar de frenar la alta velocidad con la que llega una nave espacial, un nuevo diseño experimental de módulo de aterrizaje llamado SHIELD (Simplified High Impact Energy Landing Device), usaría una base plegable similar a un acordeón que se deformaría y absorbería la energía del gran impacto contra la superficie.

El nuevo diseño podría reducir drásticamente el coste de aterrizar en Marte al simplificar el complicado proceso de entrada, descenso y aterrizaje y abriría la posibilidad de realizar un aterrizaje en múltiples ubicaciones del planeta.

 “Creemos que podríamos ir a áreas más complejas, donde no querríamos arriesgarnos a colocar un rover de mil millones de dólares con nuestros sistemas de aterrizaje actuales”, dijo Lou Giersch, gerente de proyecto de SHIELD, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA (California). “Tal vez incluso podríamos aterrizar varios de estos en diferentes lugares de difícil acceso para construir una red”.

Gran parte del diseño de SHIELD se basa en el trabajo realizado para el proyecto Mars Sample Return de la NASA. El primer paso de este proyecto está en marcha con el rover Perseverance recopilando muestras de rocas en tubos metálicos herméticos; el siguiente paso implica a una futura nave espacial que traiga esas muestras a la Tierra en una pequeña cápsula y aterrice, de manera segura, en una zona desierta.

“Estudiar diseños para llevar a cabo ese proceso hizo preguntarse a los ingenieros si la idea era reversible”, dijo Velibor Ćormarković, miembro del equipo SHIELD en el JPL.

“Si podemos hacer un aterrizaje forzoso en Marte, sabemos que SHIELD podría funcionar en planetas o lunas con atmósferas más densas” dijo.

Para probar la teoría, los ingenieros necesitaban demostrar que SHIELD puede proteger los componentes electrónicos sensibles durante el drástico aterrizaje. El equipo usó una torre de caída en el JPL para probar cómo los tubos de muestra de Perseverance resistirían un aterrizaje forzoso en la Tierra. Con una altura de 27 metros, cuenta con una honda gigante, llamada sistema de lanzamiento de proa, que puede lanzar un objeto a las mismas velocidades alcanzadas durante un aterrizaje en Marte.

Ćormarković trabajó anteriormente para la industria automotriz, probando choques de coches que llevaban maniquíes. En algunas de esas pruebas, los automóviles se mueven en carriles que son acelerados a altas velocidades y chocan contra una pared o barrera deformable.

“Las pruebas que hemos hecho para SHIELD son como una versión vertical de las pruebas de automoción”, dijo Ćormarković. “Pero en lugar de una pared, la brusca parada se debe a un impacto contra el suelo”.

Éxito aplastante

El 12 de agosto, el equipo se reunió en la torre de lanzamiento con un prototipo de SHIELD: una pirámide invertida de anillos de metal que absorben el impacto. Colgaron el atenuador en un gancho e insertaron un teléfono móvil, una radio y un acelerómetro para simular la electrónica que llevaría una nave espacial.

Sudando en el calor del verano, vieron a SHIELD ascender lentamente hasta la cima de la torre.

“Escuchar la cuenta atrás me puso la piel de gallina”, dijo Nathan Barba, otro miembro del proyecto SHIELD en el JPL. “Todo el equipo estaba emocionado de ver si los objetos dentro del prototipo sobrevivirían al impacto”.

En solo dos segundos, la espera terminó: el lanzador golpeó a SHIELD contra el suelo a aproximadamente 177 kilómetros por hora. Esa es la velocidad que alcanza un módulo de aterrizaje en Marte cuando se encuentra cerca de la superficie después de ser frenado por la resistencia atmosférica, teniendo en cuenta que su velocidad inicial al entrar en la atmósfera marciana es de 23.335 kilómetros por hora.

Las pruebas anteriores de SHIELD utilizaron una “zona de aterrizaje” de tierra, pero para esta prueba, el equipo colocó una placa de acero en el suelo, de 5 centímetros de espesor, para crear un aterrizaje más duro que el que experimentaría una nave espacial en Marte. El acelerómetro a bordo reveló que SHIELD impactó con una fuerza de aproximadamente 1 millón de newtons, comparable a 112 toneladas chocando contra él.

Las imágenes de la cámara de alta velocidad de la prueba muestran que SHIELD impactó en un ligero ángulo, luego rebotó alrededor de 1 metro en el aire antes de volcarse. El equipo sospecha que la placa de acero provocó el rebote, ya que no se produjo ningún rebote en las pruebas anteriores.

Al abrir el prototipo y recuperar la simulación de carga útil electrónica, el equipo encontró que los dispositivos a bordo, incluso el teléfono inteligente, sobrevivieron.

“El único hardware que se dañó fueron algunos componentes de plástico que no nos preocupaban”, dijo Giersch. “¡En general, esta prueba fue un éxito!”

¿El siguiente paso? Diseñar el resto de un módulo de aterrizaje en 2023 y ver hasta dónde puede llegar su diseño.

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Edición: R. Castro.

Los astrónomos que investigan el universo primitivo han hecho un descubrimiento sorprendente utilizando el telescopio espacial James Webb de la NASA: un cúmulo de galaxias masivas en proceso de formación alrededor de un cuásar extremadamente rojo. El resultado ampliará nuestra comprensión de cómo los cúmulos de galaxias en el universo primitivo se unieron y formaron la red cósmica que vemos hoy.

Un cuásar, un tipo especial de núcleo galáctico activo (AGN), es una región compacta con un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia. El gas que cae en un agujero negro supermasivo hace que el cuásar sea lo suficientemente brillante como para eclipsar a todas las estrellas de la galaxia. El cuásar que exploró el Webb, llamado SDSS J165202.64+172852.3, existió hace 11.500 millones de años. Es inusualmente rojo no solo por su color rojo intrínseco, sino también porque la luz de la galaxia se ha desplazado hacia el rojo debido a su gran distancia. Eso hizo que el Webb, que tiene una sensibilidad sin igual en longitudes de onda infrarrojas, se adaptara perfectamente para examinar la galaxia en detalle.

Este cuásar es uno de los núcleos galácticos más poderosos que se haya visto a una distancia tan extrema. Los astrónomos habían especulado que la emisión extrema del quásar podría causar un “viento galáctico”, empujando el gas libre fuera de su galaxia anfitriona y posiblemente influyendo en gran medida en la futura formación de estrellas en esa ubicación.

Para investigar el movimiento del gas, el polvo y el material estelar en la galaxia, el equipo utilizó el Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) del telescopio. Este poderoso instrumento utiliza una técnica llamada espectroscopía para observar el movimiento de varios flujos y vientos que rodean al cuásar. El NIRSpec puede recopilar espectros simultáneamente en todo el campo de visión del telescopio, lo que permite al Webb examinar simultáneamente el cuásar, su galaxia y los alrededores más amplios.

Estudios previos realizados por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y otros observatorios, llamaron la atención sobre los poderosos flujos de salida del cuásar, y los astrónomos habían especulado que su galaxia anfitriona podría estar fusionándose con algún compañero invisible. Pero el equipo no esperaba que los datos del NIRSpec del Webb indicaran claramente que no era solo una galaxia sino, al menos, tres más girando a su alrededor. Gracias a los espectros obtenidos de un área amplia, se pudieron mapear los movimientos de todo este material circundante, lo que llevó a la conclusión de que el cuásar rojo era, de hecho, parte de un denso nudo de formación de galaxias.

“Hay pocos protocúmulos conocidos de galaxias en este momento temprano. Es difícil encontrarlos y muy pocos han tenido tiempo de formarse desde el Big Bang”, dijo la astrónoma Dominika Wylezalek de la Universidad de Heidelberg (en Alemania), quien dirigió el estudio con el Webb. “Esto puede ayudarnos a comprender cómo evolucionan las galaxias en entornos densos. Es un resultado emocionante”.

Usando las observaciones del NIRSpec, el equipo pudo confirmar tres compañeros galácticos de este cuásar y mostrar cómo están conectados. Los datos de archivo del Hubble insinúan que puede haber aún más. Las imágenes de la cámara de campo ancho 3 del Hubble habían mostrado material extenso que rodea al cuásar y su galaxia, lo que provocó su selección para este estudio en su salida y los efectos en su galaxia anfitriona. Ahora, el equipo sospecha que podrían haber estado mirando el núcleo de un cúmulo completo de galaxias, pero ahora lo revelan las imágenes nítidas del Webb.

“Nuestro primer vistazo a los datos reveló rápidamente signos claros de interacciones importantes entre las galaxias vecinas”, compartió el miembro del equipo Andrey Vayner de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore (Maryland). “La sensibilidad del instrumento NIRSpec fue evidente de inmediato, y estaba claro para mi que estamos en una nueva era de la espectroscopia infrarroja”.

Las tres galaxias confirmadas están orbitando entre sí a velocidades increíblemente altas, una indicación de que hay una gran cantidad de masa presente. Cuando se combina con lo cerca que están de la región alrededor de este cuásar, el equipo cree que esto marca una de las áreas más densas conocidas de formación de galaxias en el universo primitivo. “Incluso un nudo denso de materia oscura no es suficiente para explicarlo”, dice Wylezalek. “Creemos que podríamos estar viendo una región donde dos halos masivos de materia oscura se están fusionando”. La materia oscura es un componente invisible del universo que mantiene unidos a las galaxias y los cúmulos de galaxias, y se cree que forma un “halo” que se extiende más allá de las estrellas en estas estructuras.

El estudio realizado por el equipo de Wylezalek es parte de las investigaciones del Webb sobre el universo primitivo. Con su capacidad sin precedentes para mirar hacia atrás en el tiempo, el telescopio ya se está utilizando para investigar cómo se formaron y evolucionaron las primeras galaxias, y cómo se formaron los agujeros negros e influyeron en la estructura del universo. El equipo está planeando observaciones de seguimiento en este inesperado protocúmulo de galaxias, y espera usarlo para comprender cómo se forman los densos y caóticos cúmulos de galaxias como este, y cómo se ven afectados por el agujero negro supermasivo activo en su núcleo.

Estos resultados se publicarán en The Astrophysical Journal Letters. Esta investigación se completó como parte del programa Early Release Science del Webb #1335.

El telescopio espacial James Webb es el principal observatorio de ciencia espacial del mundo. El Webb resolverá misterios en nuestro sistema solar, observará exoplanetas y explorará las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. El Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus colaboradores, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la CSA (Agencia Espacial Canadiense).

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Edición: R. Castro.

Nuevas imágenes del Telescopio Espacial Hubble de la NASA muestran dos colas de polvo expulsadas del sistema de asteroides Didymos-Dimorphos, que documentan las secuelas persistentes del impacto de la misión DART de la NASA.

La nave espacial de DART impactó en Dimorphos, una pequeña luna de Didymos, el 26 de septiembre, para cambiar la órbita de Dimorphos en lo que fue una prueba de defensa planetaria. Los datos actuales muestran que DART acortó la órbita original de Dimorphos de 11 horas y 55 minutos alrededor de Didymos, en unos 32 minutos.

La secuencia de observaciones del Hubble durante las últimas semanas han permitido a los científicos presentar una imagen más completa de cómo ha evolucionado la nube de escombros del sistema de asteroides con el tiempo. Las observaciones muestran que el material expulsado se expandió y perdió brillo a medida que pasaba el tiempo tras el impacto, en gran medida como se esperaba. La cola gemela es un desarrollo inesperado, aunque comúnmente se observa un comportamiento similar en cometas y asteroides activos. Las observaciones del Hubble proporcionan la imagen de mejor calidad de la doble cola hasta la fecha.

Después del impacto, el Hubble realizó 18 observaciones del sistema. Las imágenes indican que la segunda cola se formó entre el 2 y el 8 de octubre.

En esta imagen, DART impactó el sistema Didymos-Dimorphos desde la dirección de las 10 en punto.

La relación entre la cola (similar a la de un cometa) y otras características de la eyección vistas en varias imágenes del Hubble y otros telescopios aún no está clara, y es algo en lo que el equipo de investigación está trabajando actualmente para comprender. La cola norte está recién desarrollada. En los próximos meses, los científicos observarán en profundidad los datos del Hubble para determinar cómo se desarrolló la segunda cola. Hay una serie de escenarios posibles que el equipo investigará.

Los datos del Hubble se recopilaron como parte del Cycle 29 General Observers Program 16674.

El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA. El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland) administra el telescopio. El Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore (Maryland) lleva a cabo las operaciones científicas del Hubble y del Webb. El STScI es operado para la NASA por la Association of Universities for Research in Astronomy, en Washington D.C.

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Edición: R. Castro.

El rover llegó a una región especial que se cree que se formó cuando el clima de Marte dejaba de ser húmedo.

Después de viajar este verano a través de un paso estrecho bordeado de arena, el rover Curiosity Mars de la NASA ha llegado a la “unidad portadora de sulfato”, una región buscada durante mucho tiempo del Monte Sharp que está enriquecida con minerales salados.

Los científicos plantean la hipótesis de que hace miles de millones de años, los arroyos y estanques dejaron minerales en la superficie cuando el agua se secó. Suponiendo que la hipótesis sea correcta, estos minerales pueden orientarnos sobre cómo y por qué el clima del Planeta Rojo cambió de ser más parecido a la Tierra al desierto helado que es hoy.

Los minerales fueron detectados por el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA años antes de que Curiosity aterrizara en Marte en 2012, por lo que los científicos han estado esperando mucho tiempo para ver este terreno de cerca. Poco después de llegar, el rover descubrió una gran variedad de tipos de rocas e indicios de la presencia de agua en el pasado, entre ellos: nódulos con textura de palomitas de maíz y minerales salados como el sulfato de magnesio (la sal de Epsom es un tipo), sulfato de calcio (incluido el yeso) y cloruro de sodio (sal común de mesa).

Seleccionaron una roca apodada “Canaima” para obtener la muestra por perforación número 36 de la misión, elegirla no fue una tarea fácil. Junto con las consideraciones científicas, el equipo tuvo que tener en cuenta el hardware del rover. Curiosity utiliza un taladro giratorio de percusión, o martillo neumático, en el extremo de su brazo de 2 metros para pulverizar las rocas obteniendo así muestras para analizar. Recientemente los frenos del brazo se han ido desgastando, lo que llevó al equipo a considerar que algunas rocas más duras pueden requerir más intensidad en la tarea de taladro para conseguir perforarlas de manera segura.

“Como hacemos antes de cada ejercicio, sacudimos el polvo y luego perforamos la superficie superior de Canaima con el taladro. La falta de marcas de rasguños o muescas fue un indicio de que puede resultar difícil perforar”, dijo la nueva gerente de proyecto de Curiosity, Kathya Zamora-García, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA (California). “Hicimos una pausa para considerar si podía representar algún riesgo para el brazo. Con el nuevo algoritmo de perforación, creado para minimizar el uso de percusión, nos sentimos cómodos recolectando una muestra de Canaima. Resultó que no se necesitó percusión”.

Los científicos de la misión esperan analizar porciones de la muestra con el instrumento de química y mineralogía (CheMin) y el instrumento de análisis de muestras en Marte (SAM).

Una conducción Difícil

El viaje a la región rica en sulfato condujo a Curiosity a través de terrenos abruptos como sucedió el pasado agosto en el arenoso “Paso Paraitepuy“, que serpentea entre altas colinas. El rover tardó más de un mes en viajar de manera segura para finalmente llegar a su destino.

Si bien las rocas afiladas pueden dañar las ruedas del Curiosity (a las que les queda mucha vida útil), la arena puede ser igual de peligrosa y podría causar que el rover se atasque si las ruedas pierden tracción. Los conductores de vehículos móviles deben discurrir con cuidado por estas áreas.

Las colinas bloquearon la vista del cielo de Curiosity, lo que requirió que el rover se orientara cuidadosamente en función de los lugares desde lo que podía apuntar sus antenas hacia la Tierra y el tiempo podía comunicarse con los orbitadores que pasan por encima.

Después de enfrentarse a esos riesgos, el equipo fue recompensado con el visionado de algunos de los paisajes más inspiradores de la misión, que el rover capturó con una panorámica del 14 de agosto usando su Mast Camera o Mastcam.

“Obteníamos nuevas imágenes todas las mañanas y nos quedábamos asombrados”, dijo Elena Amador-French del JPL, coordinadora de operaciones científicas de Curiosity, que gestiona la colaboración entre los equipos de ciencia e ingeniería. “Las crestas de arena eran preciosas. Ves pequeñas huellas de rover perfectas en ellos. Y los acantilados eran hermosos, nos acercamos mucho a las paredes”.

Pero esta nueva región presenta sus propios desafíos: si bien es científicamente convincente, el terreno más rocoso hace que sea más difícil encontrar un lugar donde las seis ruedas de Curiosity estén sobre un terreno estable. Si el rover no está estable, los ingenieros no se arriesgarán a desmontar el brazo, en caso de que se pueda golpear contra las rocas irregulares.

“Cuanto más interesantes se vuelven los resultados científicos, más obstáculos parece lanzarnos Marte”, dijo Amador-French.

Pero el rover, que recientemente cumplió 10 años en Marte, y su equipo están listos para el próximo capítulo de su aventura.

Más información sobre Curiosity

La misión Curiosity está dirigida por el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, administrado por Caltech en Pasadena (California). El JPL lidera la misión para la Science Mission Directorate de la NASA (en Washington). Malin Space Science Systems en San Diego construyó y opera la Mastcam.

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Edición: R. Castro.

El Telescopio Espacial James Webb de la NASA ha capturado un paisaje exuberante y muy detallado, los icónicos Pilares de la Creación, donde se están formando nuevas estrellas dentro de densas nubes de gas y polvo.

Los pilares tridimensionales parecen formaciones rocosas majestuosas, pero son mucho más permeables. Estas columnas están formadas por gas y polvo interestelar frío que, a veces, resulta semitransparente en la luz del infrarrojo cercano.

La nueva imagen del Webb de los Pilares de la Creación, que se hicieron famosos por primera vez cuando fueron fotografiados por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA en 1995, ayudará a los investigadores a renovar sus modelos de formación de estrellas al realizar recuentos mucho más precisos de estrellas recién formadas, junto con las cantidades de gas y polvo en la región. Con el tiempo, desarrollarán un conocimiento más claro de cómo se forman las estrellas y cómo brotan de estas nubes de polvo durante millones de años.

Las estrellas recién formadas son las protagonistas en esta imagen de la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del Webb . Estos son los orbes de color rojo brillante que normalmente tienen picos de difracción y se encuentran fuera de uno de los pilares polvorientos. Cuando se forman nudos con suficiente masa dentro de los pilares de gas y polvo, comienzan a colapsar por su propia gravedad, se calientan lentamente y acaban formando nuevas estrellas.

¿Qué hay de esas líneas onduladas que parecen lava en los bordes de algunos pilares? Estas son eyecciones de estrellas que aún se están formando dentro del gas y el polvo. Las estrellas jóvenes lanzan periódicamente chorros supersónicos que chocan con nubes de material, como estos gruesos pilares. Esto a veces también da como resultado choques, que pueden formar patrones ondulados como lo hace un bote cuando se mueve a través del agua. El brillo carmesí proviene de las moléculas energéticas de hidrógeno que surgen de chorros y choques. Esto es evidente en el segundo y tercer pilar desde arriba. Se estima que estas estrellas jóvenes tienen solo unos pocos cientos de miles de años.

Aunque puede parecer que la luz del infrarrojo cercano ha permitido al Webb “perforar” las nubes para revelar grandes distancias cósmicas más allá de los pilares, no hay galaxias en esta vista. En cambio, una mezcla de gas translúcido y polvo conocido como el medio interestelar en la parte más densa del disco de nuestra galaxia, la Vía Láctea, bloquea nuestra visión del universo más profundo.

Este objetivo fue fotografiado por primera vez por el Hubble en 1995 y luego en 2014, pero ha habido muchos otros observatorios que también se han centrado esta región. Con cada nuevo instrumento y su tecnología adyacente se ofrece los investigadores nuevos detalles sobre esta región, que está prácticamente repleta de estrellas.

Esta imagen muy recortada se encuentra dentro de la gran Nebulosa del Águila, que se encuentra a 6.500 años luz de distancia.

Por primera vez, los astrónomos han medido y mapeado los rayos X polarizados de los restos de la explosión de una estrella, utilizando el IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) de la NASA. Los hallazgos, que provienen de las observaciones de un remanente estelar llamado Cassiopeia A, arrojan nueva información sobre la naturaleza de los remanentes de supernovas jóvenes, que aceleran partículas a velocidades cercanas a la de la luz.

Lanzado el 9 de diciembre de 2021, IXPE, una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana, es el primer satélite que puede medir la polarización de la luz de rayos X con este nivel de sensibilidad y claridad.

Todas las formas de luz, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, pueden polarizarse. A diferencia de las gafas de sol polarizadas que usamos para reducir el resplandor de la luz solar que refleja una carretera mojada o un parabrisas, los detectores de IXPE mapean los rastros de la luz de rayos X que llegan. Los científicos pueden usar estos registros para descubrir la polarización, que cuenta la historia de lo que atravesaron los rayos X.

Cassiopeia A (Cas A para abreviar) fue el primer objeto que IXPE observó cuando comenzó a recopilar datos. Una de las razones por las que se seleccionó Cas A es que sus ondas de choque, son algunas de las más rápidas de la Vía Láctea. Las ondas de choque fueron generadas por la explosión de una supernova que destruyó una estrella masiva después de su colapso. La luz de la explosión alcanzó la Tierra hace más de trescientos años.

“Sin IXPE, nos hemos estado perdiendo información crucial sobre objetos como Cas A”, dijo Pat Slane del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, quien lidera las investigaciones de IXPE sobre remanentes de supernova. “Este resultado nos está dando información sobre un aspecto fundamental de los restos de esta estrella que explotó: el comportamiento de sus campos magnéticos”.

Los campos magnéticos, que son invisibles, empujan y atraen partículas cargadas en movimiento, como protones y electrones. Como ejemplo doméstico sería un imán. En condiciones extremas, como la explosión de una estrella, los campos magnéticos pueden impulsar estas partículas a una velocidad cercana a la de la luz.

A pesar de sus velocidades superrápidas, las partículas arrastradas por las ondas de choque en Cas A no se alejan del remanente de supernova porque quedan atrapadas por los campos magnéticos en la estela de los choques. Las partículas se ven obligadas a girar en espiral alrededor de las líneas del campo magnético y los electrones emiten un tipo de luz intensa llamada “radiación de sincrotrón”, que está polarizada.

Al estudiar la polarización de esta luz, los científicos pueden aplicar ingeniería inversa a lo que sucede dentro de Cas A a escalas muy pequeñas, detalles que son difíciles o imposibles de observar de otra manera. El ángulo de polarización nos informa sobre la dirección de estos campos magnéticos. Si los campos magnéticos cercanos a los frentes de choque están muy enredados, la mezcla caótica de radiación de regiones con diferentes direcciones de campo magnético generará una menor cantidad de polarización.

Estudios previos de Cas A con radiotelescopios han demostrado que la radiación de radiosincrotrón se produce en regiones a lo largo de casi todo el remanente de supernova. Los astrónomos descubrieron que solo una pequeña cantidad de las ondas de radio estaban polarizadas, alrededor del 5%. También determinaron que el campo magnético está orientado radialmente, como los rayos de una rueda, extendiéndose desde cerca del centro del remanente hacia el borde.

Los datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, por otro lado, muestran que la radiación de sincrotrón de rayos X proviene principalmente de regiones delgadas a lo largo de los choques, cerca del borde exterior circular del remanente, donde se predijo que los campos magnéticos se alinearían con el choques, Chandra e IXPE usan diferentes tipos de detectores y tienen diferentes niveles de resolución angular o nitidez. Lanzada en 1999, la primera imagen científica de Chandra también fue de Cas A.

Antes de IXPE, los científicos predijeron que la polarización de rayos X sería producida por campos magnéticos que son perpendiculares a los campos magnéticos observados por radiotelescopios.

En cambio, los datos del IXPE muestran que los campos magnéticos de los rayos X tienden a alinearse en direcciones radiales incluso muy cerca de los frentes de choque. Los rayos X también revelan una menor cantidad de polarización que la que mostraron las observaciones de radio, lo que sugiere que los rayos X provienen de regiones turbulentas con una mezcla de muchas direcciones de campo magnético diferentes.

“Estos resultados de IXPE no fueron lo que esperábamos, pero como científicos nos encanta que nos sorprendan”, dice el Dr. Jacco Vink de la Universidad de Ámsterdam y autor principal del artículo que describe los resultados de IXPE en Cas A. “El hecho de que un porcentaje menor de la luz de rayos X esté polarizada es una propiedad muy interesante, y previamente no detectada, de Cas A”.

El resultado de IXPE para Cas A está abriendo el apetito a la realización de más observaciones de remanentes de supernova que están actualmente en curso. Los científicos esperan que cada nuevo objeto que se observe revele nuevas respuestas, y plantee aún más preguntas, sobre estos importantes objetos que siembran el Universo con elementos críticos.

“Este estudio consagra todas las novedades con las que IXPE contribuye a la astrofísica”, dijo el Dr. Riccardo Ferrazzoli del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica/Instituto de Astrofísica Espacial y Planetología, en Roma. “No solo obtuvimos información sobre las propiedades de polarización de rayos X por primera vez para estas fuentes, sino que también sabemos cómo cambian en diferentes regiones de la supernova. Como primer objetivo de la campaña de observación de IXPE, Cas A proporcionó un ‘laboratorio’ astrofísico para probar todas las técnicas y herramientas de análisis que el equipo ha desarrollado en los últimos años”.

“Estos resultados brindan una visión única del entorno necesario para acelerar los electrones a energías increíblemente altas”, dijo el coautor Dmitry Prokhorov, de la Universidad de Amsterdam. “Solo estamos al comienzo de esta historia de detectives, pero hasta ahora los datos de IXPE nos brindan nuevas pistas para rastrear”.

IXPE es una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana con colaboradores científicos de 12 países. Ball Aerospace, con sede en Broomfield, Colorado, administra las operaciones de naves espaciales junto con el Laboratorio de Ciencias Atmosféricas y Espaciales de la Universidad de Colorado, que opera el IXPE para el Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama.

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Edición: R. Castro.

Las imágenes del cielo pueden mostrarnos maravillas cósmicas, pero los vídeos pueden darles vida. Los vídeos del telescopio espacial NEOWISE de la NASA revelan movimiento y cambios en el cielo.

Cada seis meses, la nave espacial Near-Earth Object Wide Field Infrared Survey Explorer, o NEOWISE, de la NASA, recorre la mitad de su trayectoria alrededor del Sol, tomando imágenes en todas las direcciones del espacio. Juntas, esas imágenes forman un mapa de “todo el cielo” que muestra la ubicación y el brillo de cientos de millones de objetos. Usando 18 mapas de todo el cielo producidos por la nave espacial (el 19 y el 20 se publicarán en marzo de 2023), los científicos han creado un lapse-time, que muestran los cambios producidos en una década.

Cada mapa es un gran recurso para los astrónomos, pero cuando se ven en secuencia, suponen un recurso aún más fuerte para tratar de comprender mejor el universo. Comparar los mapas puede revelar objetos distantes que han cambiado de posición o brillo con el tiempo, lo que se conoce como astronomía en el dominio del tiempo.

“Si sales y miras el cielo nocturno, puede parecer que nada cambia nunca, pero ese no es el caso”, dijo Amy Mainzer, investigadora principal de NEOWISE en la Universidad de Arizona (en Tucson). “Las estrellas están brillando y explotando. Los asteroides pasan zumbando. Los agujeros negros están destrozando estrellas. El universo es un lugar muy ocupado y activo”.

NEOWISE fue originalmente un proyecto de procesamiento de datos para recuperar detecciones y características de asteroides de WISE, un observatorio lanzado en 2009 y encargado de escanear todo el cielo para encontrar y estudiar objetos fuera de nuestro sistema solar. La nave espacial usó detectores enfriados criogénicamente que los hicieron sensibles a la luz infrarroja.

La luz infrarroja (imperceptible al ojo humano) es radiada por una plétora de objetos cósmicos, incluidas estrellas frías cercanas y algunas de las galaxias más luminosas del universo. La misión WISE terminó en 2011 tras agotarse el refrigerante a bordo, necesario para algunas observaciones infrarrojas, pero la nave espacial y algunos de sus detectores infrarrojos aún funcionaban. Entonces, en 2013, la NASA lo reutilizó para rastrear asteroides y otros objetos cercanos a la Tierra, o NEO. Tanto la misión como la nave espacial recibieron un nuevo nombre: NEOWISE.

Acumulando sabiduría

A pesar del cambio, el telescopio infrarrojo ha continuado escaneando el cielo cada seis meses y los astrónomos han seguido utilizando los datos para estudiar objetos fuera de nuestro sistema solar.

Por ejemplo, en 2020, los científicos publicaron la segunda versión de un proyecto llamado CatWISE: un catálogo de objetos de 12 mapas de todo el cielo de NEOWISE. Los investigadores usan el catálogo para estudiar las enanas marrones, una población de objetos que se encuentran en toda la galaxia y que acechan en la oscuridad cerca de nuestro Sol. Aunque se forman como estrellas, las enanas marrones no acumulan suficiente masa para iniciar la fusión, el proceso que hace que las estrellas brillen.

Debido a su proximidad a la Tierra, las enanas marrones cercanas parecen moverse más rápido en el firmamento en comparación con las estrellas más distantes que se mueven a la misma velocidad. Por ello, una forma de identificar enanas marrones entre los miles de millones de objetos en el catálogo, es buscar cuerpos que se muevan. Un proyecto complementario a CatWISE llamado Backyard Worlds: Planet 9, invita a astrónomos aficionados a filtrar los datos de NEOWISE para buscar objetos en movimiento que en las búsquedas informáticas se hubieran podido haber pasado por alto.

Con los dos mapas WISE de todo el cielo, los científicos encontraron alrededor de 200 enanas marrones a solo 65 años luz de nuestro Sol. Los nuevos mapas revelaron otros 60 y duplicaron el número de enanas Y conocidas, las enanas marrones más frías. En comparación con las enanas marrones más cálidas, las enanas Y pueden tener una historia más extraña que contar en términos de cómo y cuándo se formaron. Estos descubrimientos ayudan a iluminar la colección de objetos en nuestro vecindario solar. Y un recuento más completo de enanas marrones cercanas al Sol orienta a los científicos acerca de la eficacia en la formación de estrellas en nuestra galaxia y qué cuando comenzó.

Observar el cambio en el cielo durante más de una década también ha contribuido a los estudios sobre cómo se forman las estrellas. NEOWISE puede mirar dentro de las mantas polvorientas que envuelven a las protoestrellas, o bolas de gas caliente que están en camino de convertirse en estrellas. A lo largo de los años, las protoestrellas parpadean y se encienden a medida que acumulan más masa de las nubes de polvo que las rodean. Los científicos están realizando un seguimiento a largo plazo de casi 1.000 protoestrellas con NEOWISE para obtener información sobre las primeras etapas de la formación estelar.

Los datos de NEOWISE también han mejorado la comprensión de los agujeros negros. El estudio WISE original descubrió millones de agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias distantes. En un estudio reciente, los científicos utilizaron datos de NEOWISE y una técnica llamada mapeo de eco para medir el tamaño de los discos de gas caliente y brillante que rodean los agujeros negros distantes, que son demasiado pequeños y están demasiado distantes para que los distinga cualquier telescopio.

“Nunca anticipamos que la nave espacial estaría operando tanto tiempo, y no creo que pudiéramos haber anticipado los estudios científicos que seríamos capaces de hacer con esta cantidad de datos”, dijo Peter Eisenhardt, astrónomo del Jet Propulsion Laboratory de la NASA y Científico del proyecto WISE.

Más información sobre la misión

El Jet Propulsion Laboratory de la NASA en Pasadena (California), administra y opera la misión NEOWISE para la Planetary Defense Coordination Office de la NASA dentro de la Science Mission Directorate, en Washington. La investigadora principal, Amy Mainzer, está en la Universidad de Arizona. El Space Dynamics Laboratory en Logan (Utah) construyó el instrumento científico. Ball Aerospace & Technologies Corp. de Boulder, Colorado, construyó la nave espacial. El procesamiento de datos científicos se lleva a cabo en IPAC, Caltech (Pasadena). Caltech administra el JPL para la NASA.

El JPL administró y operó WISE para la Science Mission Directorate de la NASA. Edward Wright, en UCLA, fue el investigador principal. La misión fue seleccionada bajo el Explorers Program de la NASA administrado por el Goddard Space Flight Center de la agencia en Greenbelt (Maryland).

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.

El 21 de septiembre, OSIRIS-REx encendió sus propulsores durante 30 segundos e impulsó su trayectoria hacia la Tierra. Esta corrección de rumbo mantiene a la nave de vuelta a la Tierra para traer una muestra del asteroide Bennu con fecha prevista el 24 de septiembre de 2023, completando así su misión de siete años.

Para llevar a cabo la entrega de OSIRIS-REx de la NASA, la nave debe acercarse a la Tierra a una velocidad y dirección precisas para “dejar caer” la cápsula con la muestra en atmósfera terrestre. “Si la cápsula entra en un ángulo demasiado alto, rebotará de la atmósfera”, dijo Mike Moreau, subdirector del proyecto OSIRIS-REx en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland). “Con un ángulo demasiado bajo, se quemará en la atmósfera de la Tierra”.

Para garantizar una entrega segura, “Durante el próximo año, ajustaremos gradualmente la trayectoria de OSIRIS-REx para dirigir a la nave espacial más cerca de la Tierra”, dijo Daniel Wibben, líder de diseño de trayectoria y maniobra de KinetX Inc. “Tenemos que cruzar la órbita de la Tierra en el momento en el que la Tierra esté en ese mismo lugar”. Wibben trabaja en estrecha colaboración con el equipo de Lockheed Martin en Littleton, Colorado, que vuela la nave espacial.

La maniobra que se llevó a cabo fue la primera en la que el equipo OSIRIS-REx cambió la trayectoria de la nave espacial desde que salió de Bennu el 10 de mayo de 2021. Tras este ajuste de rumbo, OSIRIS-REx pasaría a unos 2.200 kilómetros de la Tierra, sin embargo, en julio de 2023 comenzará una serie de maniobras que acercarán aún más a OSIRIS-REx, hasta llegar a 250 kilómetros de la superficie, lo suficientemente cerca como para liberar la cápsula de muestra para lograr que aterrice en paracaídas con precisión en el campo de pruebas y entrenamiento de la Fuerza Aérea de Utah, en el Great Salt Lake Desert.

Los asteroides pueden actuar como cápsulas del tiempo, preservando la historia más antigua de nuestro sistema solar e incluso las firmas químicas de los componentes básicos ancestrales de la vida, algo sobre de lo que los científicos podrían obtener un mayor conocimiento al estudiar las muestras de Bennu en el laboratorio. A menos de un año del final, el equipo de la misión ya se está preparando para la llegada de la muestra.

La NASA está trabajando en estrecha colaboración con la Fuerza Aérea y el Ejército de E.E.U.U. para practicar el momento de la recuperación y el transporte de la cápsula a las instalaciones en el campo de Utah.

El Johnson Space Center de la NASA (en Houston) construyó un laboratorio de conservación específicamente para almacenar la muestra. Ingenieros y expertos en conservación están diseñando cajas de guantes, herramientas y contenedores de almacenamiento especializados para preservar la muestra en perfectas condiciones.

El centro Johnson supervisará la distribución de las porciones de la muestra a científicos de todo el mundo. El centro espacial también custodiará y preservará una gran fracción de lo que traiga OSIRIS-REx para que lo estudien las futuras generaciones futuras, como se hizo con las muestras del programa Apollo, algunas de las cuales se están abriendo actualmente para examinarlas con tecnología que no existía en aquel tiempo.

Mediante simulaciones informáticas, los científicos de la NASA han reconstruido la historia de cómo el planeta enano Haumea, que se encuentra en el Cinturón de Kuiper más allá de la órbita del planeta más exterior, Neptuno, se convirtió en uno de los objetos más inusuales del sistema solar.

Casi del tamaño de Plutón, Haumea es extraño en varios aspectos. Gira mucho más rápido que cualquier cuerpo de su tamaño, realizando una rotación sobre su eje en solo cuatro horas. Debido a su rápido giro, Haumea tiene la forma de una pelota de fútbol americano desinflada en lugar de una esfera. Su superficie, compuesta en gran parte por hielo de agua, es diferente a casi cualquier otra superficie de los cuerpos ubicados en el Cinturón de Kuiper, excepto las de una docena de “hermanos” que tienen órbitas similares a Haumea y parecen estar relacionados con él, constituyendo la única “familia” conocida de objetos en el cinturón de Kuiper.

“¿Cómo surgió algo tan extraño como Haumea y su familia?” dijo Jessica Noviello, científica del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland).

Esta pregunta inspiró a Noviello y a sus colegas a recurrir a modelos informáticos que, en teoría, podrían reconstruir a Haumea desde cero para comprender los procesos químicos y físicos que le dieron forma.

“Explicar lo que le sucedió a Haumea nos obliga a poner límites de tiempo a todas estas cosas que acontecieron cuando se estaba formando el sistema solar, por lo que comenzará a conectar todo en el sistema solar”, dijo Steve Desch, profesor de astrofísica en la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, quien trabajó con Noviello y otros colegas en el experimento de modelado descrito en Planetary Science Journal del 29 de septiembre.

Noviello conoció a Desch cuando ella era becaria de investigación en su laboratorio de 2019 a 2020. Desch estuvo trabajando con sus estudiantes durante varios años para tratar de unir pistas dispares en una historia clara sobre la evolución de Haumea.

“Haumea tiene muchas partes extrañas y geniales”, dijo Desch, “y tratar de explicarlas todas a la vez ha sido un desafío”.

Haumea está demasiado lejos para poder medir con precisión a través de un telescopio terrestre, y ninguna misión espacial lo ha visitado todavía, por lo que los datos son escasos. Por lo tanto, para estudiar Haumea (y otros cuerpos poco conocidos), los científicos usan modelos informáticos para hacer predicciones que llenen los vacíos.

Los investigadores comenzaron introduciendo solo tres datos en sus modelos: el tamaño y la masa estimados de Haumea, y su rápido “día” de cuatro horas.

Los modelos mostraron una predicción afinada del tamaño de Haumea, su densidad general y el tamaño de su núcleo, entre otras características. Luego, Noviello introdujo esta información en ecuaciones matemáticas que la ayudaron a calcular la cantidad de hielo en Haumea y el volumen del planeta enano. Además, calculó cómo se distribuye la masa de Haumea y cómo eso afecta su giro. Con esta información simuló miles de millones de años de evolución para ver qué combinación de características del bebé Haumea evolucionaron hasta convertirse en el planeta enano maduro que es hoy.

“Queríamos entender fundamentalmente a Haumea antes de retroceder en el tiempo”, dijo Noviello.

Los científicos asumieron que en sus primeros tiempos Haumea era un 3% más masivo. También asumieron que Haumea probablemente tenía una velocidad de giro diferente y era más grande en volumen. Luego, cambiaron ligeramente una de estas características a la vez en sus modelos, como variar el tamaño de Haumea y realizaron docenas de simulaciones para ver cómo los pequeños cambios en sus primeros años influirían en la evolución de Haumea. Cuando las simulaciones concluyeron en resultados similares al Haumea actual, los científicos supieron que habían realizado una historia que coincidía con la realidad.

Basándose en su modelo, Noviello y sus colegas plantean la hipótesis de que cuando los planetas se estaban formando inicialmente y todo giraba alrededor del sistema solar, Haumea chocó con otro objeto. Aunque este impacto habría desprendido piezas, Noviello y sus colegas sugieren que esas piezas no son la familia Haumean que vemos hoy, como han propuesto otros científicos. Un impacto tan poderoso, dicen, habría lanzado piezas de Haumea en órbitas mucho más dispersas que las que tienen los miembros de la familia.

La familia haumeana que vemos hoy, en cambio, llegó más tarde, cuando la estructura del planeta enano estaba tomando forma: el material rocoso y denso se asentó en el centro mientras que el hielo de menor densidad subía a la superficie, dijo Desch, “y cuando concentras toda la masa hacia el eje, disminuye el momento de inercia, por lo que Haumea terminó girando incluso más rápido de lo que lo hace hoy”. Lo suficientemente rápido, calcularon los científicos, que ese hielo se desprendió de la superficie formando la familia Haumean.

El coautor del artículo Marc Neveu, investigador del Goddard de la NASA dedujo que mientras tanto, las rocas de Haumea, que, como todas las rocas, son ligeramente radiactivas, generaron calor que derritió algo de hielo, creando un océano debajo de la superficie (que ya no existe). El agua empapó el material rocoso en el centro de Haumea e hizo que se hinchara hasta formar un gran núcleo hecho de arcilla, que es menos denso que la roca. El núcleo más grande aumentó el momento de inercia y, por lo tanto, ralentizó el giro de Haumea a su velocidad actual.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.