Un púlsar joven resplandece a través de la Vía Láctea a una velocidad de más de un millón y medio de kilómetros por hora. Este corredor estelar, observado por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, es uno de los objetos más rápidos de su tipo que se haya detectado.
Este resultado aporta información a los astrónomos sobre el fin de algunas de las estrellas más grandes.
Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente y se forman cuando algunas estrellas masivas se quedan sin combustible, colapsan y explotan. Este púlsar observado por Chandra atraviesa los restos de la explosión de la supernova que lo creó, llamada G292.0+1.8, ubicada a unos 20.000 años luz de la Tierra.
“Vimos directamente el movimiento del púlsar en rayos X, algo que solo pudimos hacer con la aguda visión de Chandra”, dijo Xi Long del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), quien dirigió el estudio. “Debido a que está tan distante, tuvimos que medir el equivalente al ancho de una moneda de veinticinco centavos (similar a la de 20 céntimos de euro) a 24 kilómetros de distancia para detectar este movimiento”.
Para hacer este descubrimiento, los investigadores compararon imágenes de G292.0+1.8 tomadas por Chandra en 2006 y 2016. En función del cambio de posición del púlsar durante el periodo de 10 años, calcularon que se está moviendo al menos 2 millones de kilómetros por hora desde el centro del remanente de la supernova a la parte inferior izquierda. Esta velocidad es aproximadamente un 30% más alta que la estimación previa, que se basó en un método indirecto, midiendo la distancia del púlsar al centro de la explosión.
La velocidad recién determinada del púlsar indica que G292.0+1.8 y su púlsar pueden ser significativamente más jóvenes de lo que pensaban los astrónomos. Xi y su equipo estiman que G292.0+1.8 habría explotado hace unos 2.000 años visto desde la Tierra, en lugar de hace 3.000 años como se calculó anteriormente. Varias civilizaciones de todo el mundo pudieron detectar explosiones de supernovas en ese momento, lo que abrió la posibilidad de que G292.0+1.8 se observara directamente.
“Solo tenemos un puñado de explosiones de supernova que también tienen un registro histórico fiable vinculado a ellas”, dijo el coautor Daniel Patnaude, también de CfA, “así que queríamos verificar si G292.0 + 1.8 podría sumarse a este grupo.”
Sin embargo, G292.0+1.8 está por debajo del horizonte para la mayoría de las civilizaciones del hemisferio norte que podrían haberlo observado, y no hay ejemplares registrados de una supernova que se haya observado en el hemisferio sur en la dirección de G292.0+1.8.
Además de obtener más información sobre la edad de G292.0+1.8, el equipo de investigación también examinó cómo la supernova le dio el gran impulso al púlsar. Hay dos posibilidades principales, ambas relacionadas con que la supernova no expulsa el material de manera uniforme en todas las direcciones. Una posibilidad es que los neutrinos producidos en la explosión sean expulsados asimétricamente, y la otra es que los desechos de la explosión sean expulsados asimétricamente. Si el material tiene una dirección principal, el púlsar será impulsado en la dirección opuesta, debido al principio de la física llamado conservación del momento.
La cantidad de asimetría de neutrinos requerida para explicar la alta velocidad en este último resultado sería extrema, apoyando la explicación de que la asimetría en los restos de la explosión le dio al púlsar su impulso. Esto concuerda con una observación previa de que el púlsar se mueve en la dirección opuesta a la mayor parte del gas emisor de rayos X.
La energía impartida al púlsar por esta explosión fue gigantesca. Aunque solo tiene unos 15 kilómetros de diámetro, la masa del púlsar es 500.000 veces mayor que la de la Tierra, y viaja 20 veces más rápido que la velocidad de la Tierra en su órbita alrededor del Sol.
“Este púlsar es unas 200 millones de veces más energético que el movimiento de la Tierra alrededor del Sol”, dijo el coautor Paul Plucinsky, también de CfA. “Parece haber recibido su poderoso impulso debido a que la explosión de la supernova fue asimétrica”.
Es probable que la verdadera velocidad a través del espacio sea superior a 2,2 millones de kilómetros por hora porque la técnica de imagen solo mide el movimiento de lado a lado, en lugar de a lo largo de nuestra línea de visión hacia el púlsar. Un estudio independiente de Chandra de G292.0+1.8 dirigido por Tea Temim, de la Universidad de Princeton, sugiere que la velocidad a lo largo de la línea de visión es de, aproximadamente, 1.200.000 kilómetros por hora, lo que da una velocidad total de 2,5 millones de kilómetros por hora. Un artículo que describe este trabajo fue aceptado recientemente para su publicación en The Astrophysical Journal.
Los investigadores pudieron medir un cambio tan pequeño porque combinaron las imágenes de alta resolución de Chandra con una cuidadosa técnica de verificación de las coordenadas del púlsar y otras fuentes de rayos X, mediante el uso de posiciones precisas del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea.
El último trabajo de Xi y su equipo sobre G292.0+1.8 se presentó en la reunión número 240 de la American Astronomical Society en Pasadena, California. Los resultados también se discuten en un documento que ha sido aceptado en ApJ y está disponible online.
El Marshall Space Flight Center de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Smithsonian Astrophysical Observatory controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
El telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA estudiará tenues corrientes de estrellas que se extienden mucho más allá de los bordes aparentes de muchas galaxias. Misiones como los telescopios espaciales Hubble y James Webb tendrían que unir cientos de pequeñas imágenes para ver en su totalidad estas estructuras alrededor de las galaxias cercanas. Roman lo hará en una sola captura.
Los astrónomos utilizarán estas observaciones para explorar cómo crecen las galaxias y la naturaleza de la materia oscura.
Esta animación muestra flujos estelares simulados en medio de un fondo realista de estrellas en la galaxia de Andrómeda (M31). Los observatorios actuales no pueden ver estrellas individuales tenues dentro y alrededor de las galaxias, por lo que solo podemos ver las corrientes estelares más grandes y solo cuando seleccionamos las estrellas similares a corrientes estelares en la imagen. Roman no solo podrá obtener imágenes de estrellas individuales en galaxias cercanas, sino que con un procesamiento similar, las corrientes estelares aparecerán aún más prominentes. Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA, basado en datos de Pearson et al. (2019).
Los flujos estelares parecen mechones etéreos de cabello que se extienden hacia afuera desde algunas galaxias, flotando pacíficamente a través del espacio como parte del halo, una región esférica que rodea una galaxia. Pero estos mechones estelares son signos de un antiguo drama a escala cósmica que sirven como registros fósiles del pasado de una galaxia. Estudiarlos transforma a los astrónomos en arqueólogos galácticos.
“Los halos están hechos principalmente de estrellas que fueron despojadas de otras galaxias”, dijo Tjitske Starkenburg, becario postdoctoral en la Universidad Northwestern en Evanston, Illinois, quien examinó el potencial de Roman en este área. “Las amplias y profundas imágenes de Roman serán lo suficientemente nítidas como para que podamos detectar estrellas individuales en halos de otras galaxias, lo que hará posible estudiar, por primera vez, flujos estelares en una gran cantidad de galaxias”.
El equipo, dirigido por Starkenburg, compartió ayer sus resultados en la reunión número 240 de la American Astronomical Society en Pasadena, California.
Canibalismo galáctico, estrellas robadas
Las simulaciones respaldan la teoría de que las galaxias crecen, en parte, al engullir grupos más pequeños de estrellas. Una galaxia enana capturada en órbita por una más grande se distorsiona por la gravedad. Sus estrellas lloviznan, trazando arcos y bucles alrededor de la galaxia más grande hasta que finalmente se convierten en sus miembros más nuevos.
“A medida que las estrellas individuales se filtran de la galaxia enana y caen en la más masiva, forman corrientes largas y delgadas que permanecen intactas durante miles de millones de años”, dijo Sarah Pearson, becaria postdoctoral del Hubble en la Universidad de Nueva York y autora principal de un estudio independiente sobre las observaciones proyectadas de la misión en este área. “Las corrientes estelares guardan secretos del pasado y pueden iluminar miles de millones de años de evolución”.
Los astrónomos han captado en el acto este proceso utilizando telescopios como el satélite Gaia de la ESA, que mide las posiciones y los movimientos de las estrellas en nuestra galaxia, la Vía Láctea. El Roman ampliará estas observaciones tomando medidas similares de estrellas tanto en la Vía Láctea como en otras galaxias.
La Vía Láctea alberga al menos 70 corrientes estelares, lo que significa que probablemente se ha comido, como poco, 70 galaxias enanas o cúmulos de estrellas globulares, grupos de cientos de miles de estrellas unidas gravitacionalmente. Las imágenes de la Vía Láctea del Roman podrían permitir a los astrónomos unir instantáneas para mostrar el movimiento de las estrellas. Eso nos ayudará a aprender de qué está hecha la materia oscura, materia invisible que solo podemos detectar a través de sus efectos gravitacionales en los objetos visibles.
Una teoría sugiere que la materia oscura es “fría” o está compuesta de partículas pesadas y lentas. Si es así, debería agruparse dentro de halos de galaxias, lo que perturbaría las corrientes estelares de formas que el Roman podrá descubrir. Al detectar o descartar estas distorsiones, el Roman podría reducir los candidatos de los que podría estar hecha la materia oscura.
Los astrónomos también esperan estudiar corrientes estelares en varias de las galaxias vecinas de la Vía Láctea. No están bien estudiados en otras galaxias porque son muy débiles y están muy lejos. También son tan grandes que pueden envolver una galaxia entera. Se necesita una vista panorámica inigualable como la del Roman para capturar imágenes que sean lo suficientemente grandes y detalladas para verlas.
Esta serie de imágenes muestra cómo los astrónomos encuentran corrientes estelares invirtiendo la luz y la oscuridad, de forma similar a las imágenes negativas. Las imágenes en color de cada una de las galaxias cercanas que se muestran se incluyen como contexto. Las galaxias están rodeadas por enormes halos de gas caliente salpicados de estrellas esporádicas, que se ven como las regiones sombrías que encierran aquí a cada galaxia. El Roman podrá mejorar estas observaciones identificando estrellas individuales para comprender las poblaciones estelares de cada flujo y ver flujos estelares de varios tamaños en incluso más galaxias. Créditos: Carlin et al. (2016), a partir de imágenes de Martínez-Delgado et al. (2008, 2010).
Las corrientes estelares especialmente esquivas que se formaron cuando la Vía Láctea extrajo estrellas de los cúmulos de estrellas globulares se han detectado antes, pero nunca se han encontrado en otras galaxias. Son más débiles porque contienen menos estrellas, lo que las hace mucho más difíciles de detectar en otras galaxias más distantes.
El Roman puede detectarlos en varias de nuestras galaxias vecinas por primera vez. La visión amplia, nítida y profunda de la misión debería incluso revelar estrellas individuales en estas estructuras enormes y tenues. En un estudio anterior, Pearson dirigió el desarrollo de un algoritmo para buscar sistemáticamente flujos estelares que se originen en cúmulos globulares en galaxias vecinas.
El nuevo estudio de Starkenburg añade más contenido a la imagen al predecir que el Roman debería poder detectar docenas de corrientes en otras galaxias que se originaron en galaxias enanas, ofreciendo una visión sin precedentes de la forma en la que crecen las galaxias.
“Es emocionante aprender más sobre nuestra Vía Láctea, pero si realmente queremos comprender la formación de las galaxias y la materia oscura, necesitamos un tamaño de muestra más grande”, dijo Starkenburg. “Estudiar las corrientes estelares en otras galaxias con el Roman nos ayudará a ver el panorama general”.
El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman se administra en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la participación del Goddard Space Flight Center de la NASA y Caltech/IPAC, en el sur de California, el Space Telescope Science Institute, en Baltimore y un equipo compuesto por científicos de varias instituciones de investigación. Los principales colaboradores comerciales son Ball Aerospace and Technologies Corporation en Boulder, Colorado; L3Harris Technologies en Melbourne, Florida; y Teledyne Scientific & Imaging en Thousand Oaks, California.
Dieciséis científicos de E.E.U.U., Europa, Canadá y Japón han sido elegidos para ayudar a futuras muestras del Planeta Rojo a alcanzar su máximo potencial. Entre ellos, la astrobióloga del CAB María Paz Zorzano Mier.
La NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea), su colaborador en el Mars Sample Return Program, han establecido un nuevo grupo de investigadores para maximizar el potencial científico de las muestras de rocas y sedimentos de Marte que se traerán a la Tierra para realizar un análisis en profundidad. Llamado Mars Sample Return Campaign Science Group, los 16 investigadores serán el recurso científico para los equipos de proyectos del programa, así como para proyectos terrestres relacionados con la Tierra, como la recuperación y conservación de muestras.
“Estas 16 personas serán los abanderados de la parte científica del Mars Sample Return”, dijo Michael Meyer, científico principal del Mars Exploration Program en la sede de la NASA en Washington. “Crearán la hoja de ruta mediante la cual se logrará el análisis científico para este objetivo histórico, establecerán los procesos para la toma de decisiones relacionadas con las muestras y diseñarán los procedimientos que permitirán que la comunidad científica mundial forme parte de estas primeras muestras traídas de otro planeta”.
Los miembros del Mars Sample Return Campaign Science Group son:
Laura Rodriguez – Jet Propulsion Laboratory de la NASA, California.
Michael Thorpe – Johnson Space Center de la NASA, Houston / Universidad Estatal de Texas, San Marcos.
Audrey Bouvier – Universität Bayreuth, Alemania
Andy Czaja – Universidad de Cincinnati.
Nicolas Dauphas – Universidad de Chicago.
Katherine French – Servicio Geológico de E.E.U.U., Denver.
Lydia Hallis – Universidad de Glasgow, Reino Unido.
Rachel Harris – Universidad de Harvard, Boston.
Ernst Hauber – Centro Aeroespacial Alemán.
Suzanne Schwenzer – Open University, Reino Unido.
Andrew Steele – Institución Carnegie de Washington.
Kimberly Tait – Museo Real de Ontario, Canadá.
Tomohiro Usui – Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón
Jessica Vanhomwegen – Institut Pasteur, Francia.
Michael Veibel – Universidad Estatal de Michigan.
Maria-Paz Zorzano Mier – Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial, España.
La primera reunión del Mars Sample Return Campaign Science Group está programada para los días 28 y 29 de junio.
La Mars Sample Return Campaign de la NASA promete revolucionar la comprensión de la humanidad sobre Marte al traer a la Tierra muestras científicamente seleccionadas para su estudio, utilizando los instrumentos más sofisticados del mundo. La campaña cumpliría con un objetivo de exploración del sistema solar, una alta prioridad desde la década de 1970 y en los últimos tres Estudios Planetarios Decenales de la National Academy of Sciences.
Esta estratégica colaboración de la NASA y la ESA supondrá la primera misión en traer muestras de otro planeta y el primer lanzamiento desde la superficie de otro planeta. Se cree que las muestras recolectadas por el rover Perseverance Mars de la NASA durante su exploración de un antiguo lecho de lago, presentan la mejor oportunidad para revelar pistas sobre la evolución temprana de Marte, incluido el potencial de estudiar vida antigua. Al comprender mejor la historia de Marte, mejoraremos nuestra comprensión de todos los planetas rocosos del sistema solar, incluida la Tierra.
Más información sobre el programa de devolución de muestras de Mars aquí.
Los astrónomos estiman que existen alrededor de 100 millones de agujeros negros vagando entre las estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, pero nunca han identificado de manera concluyente un agujero negro aislado.
Después de seis años de meticulosas observaciones, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, por primera vez en la historia, ha proporcionado pruebas de la existencia de un agujero negro aislado que se desplaza a través del espacio interestelar mediante una medición precisa de la masa del objeto fantasma.
Hasta ahora, todas las masas de los agujeros negros se han inferido estadísticamente o mediante interacciones en sistemas binarios o en los núcleos de las galaxias. Los agujeros negros de masa estelar generalmente se encuentran con estrellas compañeras, lo que hace que este sea inusual.
El agujero negro errante recién detectado, se encuentra a unos 5.000 años luz de distancia, en el brazo espiral Carina-Sagitario de nuestra galaxia. Sin embargo, su descubrimiento permite a los astrónomos estimar que el agujero negro de masa estelar aislado más cercano a la Tierra, podría estar a tan solo 80 años luz de distancia. La estrella más cercana a nuestro sistema solar, Proxima Centauri, está a poco más de 4 años luz de distancia.
Esta foto del Telescopio Espacial Hubble está enfocada en la dirección del centro galáctico. El brillo de las estrellas se monitoriza para ver si un objeto en primer plano que se desplaza frente a ellas, produce algún cambio en el brillo aparente. La deformación del espacio por parte del intruso, iluminaría momentáneamente la imagen de una estrella de fondo, debido a un efecto llamado lente gravitacional. Uno de esos eventos se muestra a lo largo de los cuatro primeros planos en la parte inferior. La flecha apunta a una estrella que se iluminó momentáneamente, como lo captó por primera vez el Hubble a partir de agosto de 2011. Esto fue causado por un agujero negro en primer plano que se desplazaba frente a la estrella, a lo largo de nuestra línea de visión. La estrella se iluminó y luego se desvaneció de nuevo a su brillo normal a medida que pasaba el agujero negro. Debido a que un agujero negro no emite ni refleja luz, no se puede observar directamente. Pero su huella en el tejido del espacio se puede medir a través de estos eventos de microlente. Aunque se estima que hay 100 millones de agujeros negros aislados vagando por nuestra galaxia, encontrar la huella de uno es como la búsqueda de una aguja en un pajar para los astrónomos del Hubble. Créditos: NASA, ESA y Kailash Sahu (STScI); Procesamiento de imágenes: Joseph DePasquale (STScI).
Los agujeros negros que deambulan por nuestra galaxia surgieron de estrellas raras y monstruosas (menos de una milésima parte de la población estelar de la galaxia) que son, al menos, 20 veces más masivas que nuestro Sol. Estas estrellas explotan como supernovas y el núcleo remanente es aplastado por la gravedad en un agujero negro. Debido a que la autodetonación no es perfectamente simétrica, el agujero negro puede recibir un impulso y atravesar nuestra galaxia como una bala de cañón.
Los telescopios no pueden fotografiar un agujero negro descarriado, porque no emite luz. Sin embargo, un agujero negro deforma el espacio, desvía y amplifica la luz de las estrellas de cualquier cosa que momentáneamente se alinee exactamente detrás de él.
Los telescopios terrestres, que monitorizan el brillo de millones de estrellas hacia la protuberancia central de nuestra Vía Láctea, buscan un brillo repentino revelador de una de ellas, provocado por el paso de un objeto masivo que pase entre nosotros y la estrella. Después, el Hubble hace un seguimiento de los eventos de este tipo más interesantes.
Dos equipos utilizaron datos del Hubble en sus investigaciones: uno dirigido por Kailash Sahu del Space Telescope Science Institute ubicado en Baltimore, Maryland; y el otro por Casey Lam de la Universidad de California, en Berkeley. Los resultados de los equipos difieren ligeramente, pero ambos sugieren la presencia de un objeto compacto.
La deformación del espacio debido a la gravedad de un objeto en primer plano que pasa frente a una estrella ubicada muy atrás, doblará y amplificará momentáneamente la luz de la estrella de fondo cuando pase frente a ella. Los astrónomos usan el fenómeno, llamado microlente gravitacional, para estudiar estrellas y exoplanetas en los aproximadamente 30.000 eventos detectados hasta ahora dentro de nuestra galaxia.
La huella de un agujero negro es única entre otros eventos de microlente. La gravedad muy intensa del agujero negro extiende la duración del evento durante más de 200 días. Además, si el objeto intermedio fuera una estrella, causaría un cambio de color transitorio en la luz de las estrellas de fondo, porque la luz de la estrella de primer plano y las de fondo se mezclarían momentáneamente.
A continuación, se utilizó Hubble para medir la cantidad de desviación de la imagen de la estrella de fondo por parte del agujero negro. El Hubble es capaz de lograr la extraordinaria precisión necesaria para tales mediciones. La imagen de la estrella se desplazó de donde normalmente estaría alrededor de un milisegundo de arco. Eso es equivalente a medir el diámetro de una moneda de 20 céntimos de € en Los Ángeles desde la ciudad de Nueva York.
Esta técnica de microlente astrométrica proporcionó información sobre la masa, la distancia y la velocidad del agujero negro. La cantidad de desviación por la intensa deformación del espacio del agujero negro permitió al equipo de Sahu estimar que posee siete masas solares.
El equipo de Lam informa de un rango de masa ligeramente inferior, lo que significaría que el objeto puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro. Estiman que la masa del objeto compacto invisible es entre 1,6 y 4,4 veces la del Sol. En el extremo superior de este rango, el objeto sería un agujero negro; en el extremo inferior, sería una estrella de neutrones.
“Por mucho que nos gustaría decir que definitivamente es un agujero negro, debemos informar de todas las soluciones posibles. Esto incluye agujeros negros de menor masa y posiblemente incluso una estrella de neutrones”, dijo Jessica Lu del equipo de Berkeley.
Esta ilustración revela cómo la gravedad de un agujero negro deforma el espacio y desvía la luz de una estrella distante detrás de él. Un agujero negro es el remanente aplastado de una estrella masiva que explotó como una supernova. El agujero negro atrapa la luz debido a su intenso campo gravitatorio, por lo que no se puede ver directamente. El agujero negro distorsiona el espacio que lo rodea, lo que modifica las imágenes de las estrellas detrás de él. Créditos: NASA, ESA, STScI, Joseph Olmsted.
“Sea lo que sea, el objeto es el primer remanente estelar oscuro descubierto vagando por la galaxia, sin estar acompañado por otra estrella”, agregó Lam.
Esta fue una medida particularmente difícil porque hay una estrella brillante, no relacionada, que está extremadamente cerca en separación angular a la estrella fuente. “Así que es como tratar de medir el pequeño movimiento de una luciérnaga junto a una bombilla de luz brillante”, dijo Sahu. “Tuvimos que restar meticulosamente la luz de la estrella brillante cercana para medir con precisión la desviación de la fuente débil”.
El equipo de Sahu estima que el agujero negro aislado viaja a través de la galaxia a 160.000 kilómetros por hora (tal velocidad como para viajar de la Tierra a la Luna en menos de tres horas). Eso es más rápido que la mayoría de las otras estrellas vecinas en esa región de nuestra galaxia.
“La microlente astrométrica es conceptualmente simple pero observacionalmente muy difícil”, dijo Sahu. “La microlente es la única técnica disponible para identificar agujeros negros aislados”. Cuando el agujero negro pasó frente a una estrella de fondo ubicada a 19.000 años luz de distancia en el núcleo galáctico, la luz de la estrella que venía hacia la Tierra se amplificó durante 270 días a medida que pasaba el agujero negro. Sin embargo, supuso varios años de observaciones del Hubble seguir cómo la posición de la estrella de fondo parecía ser desviada por la curvatura de la luz por el agujero negro de primer plano.
La existencia de agujeros negros de masa estelar se conoce desde principios de la década de 1970, pero todas sus mediciones de masa, hasta ahora, se han realizado en sistemas estelares binarios. El gas de la estrella compañera cae en el agujero negro y se calienta a temperaturas tan altas que emite rayos X. Se ha medido la masa de, aproximadamente, dos docenas de agujeros negros en binarios de rayos X a través de su efecto gravitacional sobre sus compañeros. Las estimaciones de masa oscilan entre 5 y 20 masas solares. Los agujeros negros detectados en otras galaxias por ondas gravitacionales de fusiones entre agujeros negros y objetos compañeros han llegado a tener 90 masas solares.
Este timelapse utiliza cuatro fotos del telescopio espacial Hubble que capturan los efectos gravitacionales de un agujero negro que se desplaza a través de nuestra galaxia. Debido a que un agujero negro no emite ni refleja luz, no se puede observar directamente. Pero su huella digital única en el tejido del espacio se puede medir por la forma en que deforma la luz de una estrella de fondo, un efecto llamado microlente gravitacional. La estrella de fondo se iluminó momentáneamente, como lo capturó por primera vez el Hubble a partir de agosto de 2011, y luego volvió a su brillo normal, mientras el agujero negro de primer plano pasaba a la deriva. Encontrar la firma reveladora de un agujero negro aislado es una búsqueda de aguja en un pajar para los astrónomos del Hubble. Créditos: NASA, ESA y Kailash Sahu (STScI); Animación: Joseph DePasquale (STScI).
“Las detecciones de agujeros negros aislados proporcionarán nuevos conocimientos sobre la población de estos objetos en nuestra Vía Láctea”, dijo Sahu. Pero es como la búsqueda de una aguja en un pajar. La predicción es que solo uno de cada cientos de eventos de microlente es causado por agujeros negros aislados.
El próximo telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, descubrirá varios miles de eventos de microlente, de los cuales se espera que muchos sean agujeros negros, y las desviaciones se medirán con una precisión muy alta.
En un artículo de 1916 sobre la relatividad general, Albert Einstein predijo que su teoría podría probarse observando la gravedad del Sol compensando la posición aparente de una estrella de fondo. Esto fue probado por una colaboración dirigida por los astrónomos Arthur Eddington y Frank Dyson durante un eclipse solar el 29 de mayo de 1919. Eddington y sus colegas midieron una estrella de fondo compensada por 2 segundos de arco, validando las teorías de Einstein. Estos científicos difícilmente podrían haber imaginado que más de un siglo después, esta misma técnica se usaría, con una precisión inimaginable de mil veces mejor, para buscar agujeros negros en la galaxia.
En nuestra galaxia, la Vía Láctea, el vasto abismo de espacio entre las estrellas está surcado por los restos muertos, quemados y aplastados de estrellas que alguna vez fueron gloriosas. Estos agujeros negros no se pueden ver directamente porque su intensa gravedad se traga la luz. Al igual que los fantasmas errantes legendarios, su presencia solo se puede deducir al ver cómo afectan al entorno que los rodea. Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA, Productor principal: Paul Morris.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). 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 operaciones científicas del Hubble. El STScI es operado para la NASA por la Association of Universities for Research in Astronomy en Washington, D.C.
Después de una década observando algunas de las regiones más cálidas, densas y energéticas de nuestro universo, este pequeño pero poderoso telescopio espacial tiene mucha vida por delante.
El Nuclear Spectroscopic Telescope Array de la NASA (NuSTAR) cumple 10 años. Lanzado el 13 de junio de 2012, este telescopio espacial detecta luz de rayos X de alta energía y estudia algunos de los objetos y procesos más energéticos del universo, desde agujeros negros devorando gas caliente a los restos radiactivos de estrellas que explotaron. Estas son algunas de las formas en las que NuSTAR nos ha proporcionado una mirada al universo en rayos X durante la última década.
Detecciones de rayos X en el sistema solar
Los diferentes colores de la luz visible tienen diferentes longitudes de onda y diferentes energías; de manera similar, existe un rango de luz de rayos X (u ondas de luz con energías más altas) que los ojos humanos no pueden detectar. El NuSTAR detecta rayos X en el extremo superior del rango. No hay muchos objetos en nuestro sistema solar que emitan los rayos X que el NuSTAR puede detectar, pero el Sol sí: sus rayos X de alta energía provienen de microdestellos, o pequeños estallidos de partículas y luz en su superficie. Las observaciones del NuSTAR contribuyen a la obtención de información acerca de la formación de las llamaradas más grandes, que pueden causar daño a astronautas y satélites. Estos estudios también podrían ayudar a los científicos a explicar por qué la región exterior del Sol, la corona, es mucho más caliente que su superficie. Recientemente el NuSTAR también ha observado rayos X de alta energía provenientes de Júpiter, resolviendo el misterio de por qué no se detectaron en el pasado.
Los rayos X del Sol (en verde y azul) en las observaciones del NuSTAR de la NASA, provienen del gas a una temperatura de más de 3 millones de grados Celsius. Los datos tomados por el Solar Dynamics Observatory de la NASA (en naranja) muestran material a una temperatura de alrededor de 1 millón de grados Celsius. Créditos: NASA/JPL-Caltech/GSFC.
Dando visibilidad a Agujeros Negros
Los agujeros negros no emiten luz, pero algunos de los más grandes que conocemos están rodeados por discos de gas caliente que brillan en muchas longitudes de onda de luz diferentes. El NuSTAR puede mostrar a los científicos lo que sucede con el material más cercano al agujero negro, revelando cómo los agujeros negros producen destellos brillantes y chorros de gas caliente que se extienden miles de años luz en el espacio. La misión ha medido las variaciones de temperatura en los vientos de los agujeros negros que influyen en la formación de estrellas del resto de la galaxia. Recientemente, el Event Horizon Telescope (EHT) obtuvo las primeras imágenes directas de las sombras de los agujeros negros y el NuSTAR brindó apoyo. Junto con otros telescopios de la NASA, el NuSTAR escaneó agujeros negros en busca de destellos y cambios en el brillo que influyeran en la capacidad del EHT para obtener imágenes de la sombra que proyectan.
Uno de los mayores logros del NuSTAR en este campo fue realizar la primera medición inequívoca del giro de un agujero negro, realizado en colaboración con la misión XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea). El giro es el grado en que la intensa gravedad de un agujero negro deforma el espacio que lo rodea, y la medición ayudó a confirmar aspectos de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.
Esta ilustración muestra un agujero negro rodeado por un disco de acreción hecho de gas caliente y un chorro que se extiende hacia el espacio. El telescopio NuSTAR de la NASA ha ayudado a medir la distancia a la que viajan las partículas de estos chorros antes de que se “enciendan” y se conviertan en fuentes de luz brillantes, una distancia también conocida como “zona de aceleración”. Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Encontrando agujeros negros ocultos
El NuSTAR ha identificado docenas de agujeros negros escondidos tras espesas nubes de gas y polvo. La luz visible normalmente no puede atravesar esas nubes, pero la luz de rayos X de alta energía observada por el NuSTAR sí puede. Esto permite que los científicos realicen una estimación del número total de agujeros negros en el universo. En los últimos años, los científicos han utilizado los datos del NuSTAR para descubrir cómo estos gigantes quedan rodeados por nubes tan espesas, cómo ese proceso influye en su desarrollo y cómo el oscurecimiento se relaciona con el impacto de un agujero negro en la galaxia circundante.
El NuSTAR es el primer telescopio espacial capaz de enfocar rayos X de alta energía. Este colorido cartel se hizo para celebrar el décimo aniversario de la misión. Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Revelando el poder de las estrellas 'no muertas'
El NuSTAR es una especie de cazador de zombis: es hábil para encontrar los cadáveres no muertos de las estrellas. Conocidas como estrellas de neutrones, estos cuerpos son densas semillas de material que quedan después de que una estrella masiva se quede sin combustible y colapse. Aunque las estrellas de neutrones suelen tener el tamaño de una gran ciudad, son tan densas que una cucharadita de una de ellas pesaría en la Tierra alrededor de mil millones de toneladas. Su densidad, combinada con sus poderosos campos magnéticos, hace que estos objetos sean extremadamente energéticos: una estrella de neutrones ubicada en la galaxia M82 emite la energía de 10 millones de soles.
Sin el NuSTAR, los científicos no habrían descubierto cuán energéticas pueden ser las estrellas de neutrones. Cuando se descubrió el objeto en M82, los investigadores pensaron que solo un agujero negro podría generar tanta energía en un área tan pequeña. El NuSTAR pudo confirmar la identidad real del objeto al detectar pulsaciones de la rotación de la estrella y, desde entonces, ha demostrado que muchas de estas fuentes de rayos X ultraluminosos, que antes se pensaba que eran agujeros negros son, en realidad, estrellas de neutrones. Saber cuánta energía pueden producir ha ayudado a los científicos a comprender mejor sus propiedades físicas, que son diferentes a todo lo que se encuentra en nuestro sistema solar.
Resolviendo los misterios de las supernovas
Durante su vida las estrellas son, en su mayoría, esféricas, pero las observaciones del NuSTAR han demostrado que cuando explotan como supernovas se convierten en un desastre asimétrico. El telescopio espacial resolvió un gran misterio en el estudio de las supernovas al mapear el material radiactivo resultante de dos explosiones estelares, rastreando la forma de los escombros y revelando en ambos casos desviaciones significativas de una forma esférica. Gracias a la visión en rayos X del NuSTAR, los astrónomos ya cuentan con indicios de lo que sucede en un entorno que sería prácticamente imposible de sondear directamente. Las observaciones del NuSTAR sugieren que las regiones internas de una estrella son extremadamente turbulentas en el momento de la detonación.
Más información sobre la misión
El NuSTAR se lanzó el 13 de junio de 2012. La investigadora principal de la misión es Fiona Harrison, presidenta de la División de Física, Matemáticas y Astronomía de Caltech, ubicado en Pasadena, California. La misión Small Explorer es administrada por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la agencia, en el sur de California, para la Science Mission Directorate de la NASA en Washington. NuSTAR se desarrolló en asociación con la Universidad Técnica Danesa (DTU) y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La parte óptica del telescopio fue construida por la Universidad de Columbia, el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland y la DTU. La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp. en Dulles, Virginia. El centro de operaciones de la misión de NuSTAR se encuentra en la Universidad de California, Berkeley, y el archivo de datos oficial se encuentra en el High Energy Astrophysics Science Archive Research Center de la NASA. La ASI proporciona la estación terrena de la misión y un archivo de datos espejo. Caltech administra el JPL para la NASA.
Los impactos de micrometeoroides son un aspecto inevitable en la vida de cualquier nave espacial. De forma rutinaria sufren muchos impactos en el transcurso de largas y productivas misiones científicas en el espacio.
Entre el 23 y el 25 de mayo, el telescopio espacial James Webb de la NASA sufrió un impacto en uno de sus segmentos del espejo primario. Después de las evaluaciones iniciales, el equipo descubrió que el telescopio todavía funciona a un nivel que supera todos los requisitos de la misión a pesar de un efecto mínimamente detectable en los datos. Se están realizando análisis y mediciones exhaustivas.
Los impactos continuarán ocurriendo durante la toda la vida del Webb en el espacio; tales eventos ya se anticiparon al construir y probar el espejo en la superficie de nuestro planeta. Después de un lanzamiento, despliegue y alineación del telescopio exitoso, el rendimiento inicial de Webb todavía está muy por encima de las expectativas, y el observatorio es completamente capaz de realizar la investigación científica para la que fue diseñado.
El espejo del Webb fue diseñado para resistir el bombardeo de micrometeoroides en su entorno (en su órbita L2, alrededor del Sol-Tierra), partículas del tamaño del polvo que vuelan a velocidades extremas. Mientras se construía el telescopio, los ingenieros utilizaron una combinación de simulaciones e impactos de prueba reales en muestras de espejos, para tener una idea más clara de cómo fortalecer el observatorio para que funcione estando en órbita. Este impacto más reciente fue mayor de lo que se modeló y más allá de lo que el equipo podría haber probado en la superficie.
“Siempre supimos que el Webb tendría que capear el entorno espacial, que incluye la luz ultravioleta fuerte, las partículas cargadas del Sol, los rayos cósmicos de fuentes exóticas en la galaxia y los impactos ocasionales de micrometeoroides ubicados dentro de nuestro sistema solar”, dijo Paul Geithner, subdirector técnico de proyectos en el Goddard Space Flight Center de la NASA, situado en Greenbelt, Maryland. “Diseñamos y construimos el Webb con margen de rendimiento (óptico, térmico, eléctrico, mecánico) para garantizar que pueda realizar su ambiciosa misión científica, incluso después de muchos años en el espacio”. Por ejemplo, debido al cuidadoso trabajo de los equipos del lugar de lanzamiento, la óptica de Webb se mantuvo más limpia de lo necesario mientras estaba en tierra; su limpieza prístina mejora la reflectividad y el rendimiento general, perfeccionando así la sensibilidad total. Este y otros márgenes de rendimiento hacen que las capacidades científicas del Webb sean sólidas frente a posibles degradaciones a lo largo del tiempo.
Además, la capacidad del Webb para detectar y ajustar las posiciones de los espejos, permite una corrección parcial del resultado de los impactos. Al ajustar la posición del segmento afectado, los ingenieros pueden cancelar una parte de la distorsión. Esto minimiza el efecto de cualquier impacto, aunque no toda la degradación puede ser cancelada de esta manera. Los ingenieros ya han realizado un primer ajuste de este tipo para el segmento C3 recientemente afectado, y los próximos ajustes planificados del espejo continuarán afinando esta corrección. Estos pasos se repetirán cuando sea necesario, en respuesta a eventos futuros como parte de la monitorización y mantenimiento del telescopio a lo largo de la misión.
Para proteger al Webb en órbita, los equipos de vuelo pueden usar maniobras protectoras que intencionalmente alejan la óptica de las lluvias de meteoritos conocidas antes de que ocurran. Este impacto más reciente no fue el resultado de una lluvia de meteoritos y actualmente se considera un evento fortuito inevitable. Como resultado de este impacto, se conformó un equipo especializado de ingenieros para buscar formas de mitigar los efectos de más impactos de micrometeoritos de esta escala. Con el tiempo, el equipo recopilará datos y trabajará con expertos en predicción de micrometeoroides en el Marshall Space Flight Center de la NASA, para poder predecir mejor cómo puede variar el rendimiento, teniendo en cuenta que el rendimiento del telescopio es mejor de lo esperado inicialmente. El tremendo tamaño y la sensibilidad del Webb lo convierten en un detector altamente sensible de micrometeoroides; con el tiempo, el Webb ayudará a mejorar el conocimiento del entorno de partículas de polvo del sistema solar en L2, para esta y futuras misiones.
“Con los espejos del Webb expuestos al espacio, esperábamos que los impactos ocasionales de micrometeoroides degradaran el rendimiento del telescopio con el tiempo”, dijo Lee Feinberg, gerente de elementos ópticos del telescopio Webb, en Goddard. “Desde el lanzamiento, hemos medido cuatro impactos de micrometeoritos más pequeños que fueron consistentes con las expectativas, y este más reciente es más grande de lo que suponían nuestras predicciones de degradación. Usaremos estos datos de vuelo para actualizar nuestro análisis de rendimiento a lo largo del tiempo y también desarrollaremos enfoques operativos para asegurarnos de maximizar el rendimiento de imágenes del Webb en la mejor medida posible durante muchos años”.
El equipo de la misión Lucy de la NASA está trabajando en una actividad de varias etapas para desplegar aún más el conjunto solar de la nave espacial.
El 9 de mayo, el equipo ordenó a la nave espacial que activara el motor de despliegue de los paneles solares, utilizando el motor primario y de respaldo simultáneamente para generar más par, es decir, un tirón más fuerte. El motor funcionó como se esperaba, enrollando aún más el cordón que abre el panel solar. Después de hacer funcionar el motor durante una serie de intervalos cortos para evitar el sobrecalentamiento, el equipo hizo una pausa para analizar los resultados. Los datos de la nave espacial mostraron que el despliegue estaba procediendo de manera similar a como lo hacía durante las pruebas de ingeniería en tierra, lo que permitió al equipo avanzar a la segunda etapa. El análisis de los datos mostró que aún quedaba un cordón por retraer. El equipo volvió a enviar los mismos comandos el 12 de mayo. Aunque esta serie de comandos no abrió completamente el panel solar, avanzó en el despliegue lo suficiente como para aumentar la tensión que estabiliza los paneles como se esperaba.
El 26 de mayo nuevamente se ordenó a la nave espacial que desplegara la matriz solar. Como en los dos casos anteriores, los motores se operaron simultáneamente durante períodos cortos de tiempo para evitar el sobrecalentamiento. Posteriormente, el equipo analizó los datos de la actividad, que indicaron que la matriz continuaba abriéndose. El equipo repitió la secuencia de comando de despliegue por cuarta vez el 2 de junio. Aunque los paneles aún no se han fijado en su posición extendida, los datos indican que continuó desplegándose y endureciéndose durante todo el evento.
El equipo cuenta con más oportunidades para repetir estos comandos de despliegue. Si bien no hay garantía de que los próximos intentos afiancen los paneles, hay grandes indicios de que el proceso está sometiendo a los paneles a más tensión, estabilizándolos aún más. Incluso si los paneles no llegaran a engancharse, el refuerzo que se le está generando puede ser suficiente para continuar con la misión según lo planeado.
La nave espacial realizó una maniobra de corrección de trayectoria el 7 de junio. Esta fue la primera de una serie de maniobras que realizará la nave espacial para prepararse para la primera asistencia gravitacional de nuestro planeta, programada para el 16 de octubre de 2022.
Los investigadores mediante observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, así como del telescopio Gemini North y la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA, han desarrollado un modelo atmosférico que coincide con las observaciones de ambos planetas. El modelo revela que el exceso de neblina en Urano se acumula en la estancada y lenta atmósfera del planeta y hace que parezca un tono más claro que el de Neptuno.
Neptuno y Urano tienen mucho en común: tienen masas, tamaños y composiciones atmosféricas similares, pero su aspecto es notablemente diferente. En las longitudes de onda visibles, Neptuno tiene un tono azul intenso y profundo, mientras que Urano tiene un tono claramente pálido de cian. Los astrónomos ahora tienen una explicación de por qué los dos planetas son de diferentes colores.
Una nueva investigación sugiere que una capa de neblina concentrada que está presente en ambos planetas es más gruesa en Urano que en Neptuno y, por lo tanto, “blanquea” la apariencia de Urano más que la de Neptuno. Este efecto de blanqueamiento es similar a cómo las nubes en las atmósferas de los exoplanetas opacan o “aplanan” las características en los espectros de los exoplanetas. Si no hubiera neblina en las atmósferas de Neptuno y Urano, ambos aparecerían casi del mismo azul como resultado de la dispersión de la luz azul en sus atmósferas. Este proceso, conocido como dispersión de Rayleigh, es lo que hace que el cielo sea azul aquí en la Tierra. La dispersión de Rayleigh ocurre predominantemente en longitudes de onda más cortas y más azules; la luz roja dispersada por la neblina y las moléculas de aire se absorbe más que la luz azul por las moléculas de metano de la atmósfera de los planetas. En la Tierra, son las moléculas de nitrógeno en la atmósfera las que dispersan la mayor parte de la luz de esta manera, mientras que en Neptuno y Urano, el hidrógeno es la principal molécula de dispersión.
Esta conclusión proviene de un modelo que un equipo internacional dirigido por Patrick Irwin, profesor de Física Planetaria de la Universidad de Oxford, desarrolló para describir las capas de aerosoles en las atmósferas de Neptuno y Urano.
Un aerosol es una suspensión de finas gotas o partículas de un gas. Los ejemplos comunes en la Tierra incluyen neblina, hollín, humo y niebla. En Neptuno y Urano, las partículas producidas por la interacción de la luz solar con los elementos de la atmósfera (reacciones fotoquímicas) son responsables de las neblinas de aerosoles en las atmósferas de estos planetas.
Las investigaciones previas de las atmósferas superiores de estos planetas se habían centrado en la apariencia de la atmósfera en unas longitudes de onda concretas. Sin embargo, este nuevo modelo consta de múltiples capas atmosféricas y coincide con las observaciones de ambos planetas en una amplia gama de longitudes de onda. El nuevo modelo también incluye partículas de neblina dentro de capas más profundas que anteriormente se pensaba que contenían solo nubes de hielo de metano y sulfuro de hidrógeno.
“Este es el primer modelo que se ajusta simultáneamente a las observaciones de la luz solar reflejada desde el ultravioleta hasta las longitudes de onda del infrarrojo cercano”, explicó Irwin, quien es el autor principal de un artículo que presenta este resultado en el Journal of Geophysical Research: Planets. “También es el primero en explicar la diferencia en el color visible entre Urano y Neptuno”.
El modelo del equipo consta de tres capas de aerosoles a diferentes alturas [5].
La capa más profunda (referida en el documento como la capa Aerosol-1) es gruesa y está compuesta por una mezcla de hielo de sulfuro de hidrógeno y partículas producidas por la interacción de las atmósferas de los planetas con la luz solar. La capa superior es una capa extendida de neblina (la capa Aerosol-3) similar a la capa intermedia, pero más tenue. En Neptuno también se forman grandes partículas de hielo de metano por encima de esta capa.
La capa clave que afecta a los colores es la capa intermedia, que es una capa de partículas de neblina (referida en el artículo como la capa de Aerosol-2) que es más gruesa en Urano que en Neptuno. El equipo sospecha que, en ambos planetas, el hielo de metano se condensa en las partículas de esta capa, arrastrando las partículas hacia la atmósfera más profunda en una precipitación de nieve de metano. Debido a que Neptuno tiene una atmósfera más activa y turbulenta que la de Urano, el equipo cree que la atmósfera de Neptuno es más eficaz agitando partículas de metano en la capa de neblina y producir esta nieve. Esto elimina más neblina y mantiene la capa de neblina de Neptuno más delgada que en Urano, con el resultado de que el color azul de Neptuno se ve más fuerte.
“Esperábamos que el desarrollo de este modelo nos ayudara a comprender las nubes y las neblinas en las atmósferas de los gigantes de hielo”, comentó Mike Wong, astrónomo de la Universidad de California, en Berkeley, y miembro del equipo del estudio. “¡Explicar la diferencia de color entre Urano y Neptuno fue inesperado!”
El equipo no solo examinó los espectros de los planetas, sino que también hizo uso de algunas de las muchas imágenes que el Hubble ha tomado de los dos planetas con su instrumento Wide Field Camera 3 (WFC3). El Hubble ofrece excelentes vistas de las tormentas atmosféricas distintivas compartidas por ambos planetas conocidas como “puntos oscuros”, de las que los astrónomos han sido conscientes durante muchos años. No se sabía exactamente qué capas atmosféricas fueron perturbadas por manchas oscuras para hacerlas visibles al Hubble. El modelo producido por el equipo explica qué le da a las manchas una apariencia oscura y por qué son más fáciles de detectar en Urano que en Neptuno.
Los autores pensaron que un oscurecimiento de los aerosoles en la capa más profunda de su modelo produciría manchas oscuras similares a las que se ven en Neptuno y quizás en Urano. Con las imágenes detalladas del Hubble pudieron comprobar y confirmar su hipótesis. De hecho, se observó que las imágenes simuladas basadas en ese modelo, coincidían estrechamente con las imágenes WFC3 de ambos planetas, produciendo manchas oscuras visibles en las mismas longitudes de onda. Se cree que la misma neblina espesa en la capa de Aerosol-2 en Urano que causa su color azul más claro también oscurece las manchas oscuras que se ven con más frecuencia que en Neptuno.
La misión de la agencia espacial norteamericana, cuyo objetivo es explorar la luna helada de Júpiter, ya cuenta con el gran componente de la nave espacial que ha sido entregado por los ingenieros.
El cuerpo principal de la nave espacial Europa Clipper de la NASA se ha entregado al Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la agencia, situado en el sur de California. Durante los próximos dos años, los ingenieros y técnicos terminarán de ensamblar la nave a mano antes de probarla para asegurarse de que pueda resistir el viaje a la luna helada de Júpiter, Europa.
A principios de junio, Ingenieros y técnicos desenvuelven e inspeccionan el cuerpo principal de la nave espacial Europa Clipper de la NASA, tras su construcción y entrega por parte del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) ubicado en Laurel, Maryland, al Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la agencia, en el sur de California. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Johns Hopkins APL/Ed Whitman.
El cuerpo de la nave espacial cuenta con una altura de 3 metros y mide 1,5 metros de ancho. Es un cilindro de aluminio provisto con electrónica, radios, tubos de bucle térmico, cableado y el sistema de propulsión. Con sus paneles solares y otros equipos desplegables guardados para el lanzamiento, Europa Clipper será tan grande como un SUV; cuando se extiendan, los paneles solares harán que la nave tenga el tamaño de una cancha de baloncesto. Es la nave espacial más grande desarrollada por la NASA para una misión planetaria.
“Es un momento emocionante para todo el equipo del proyecto y un gran hito”, dijo Jordan Evans, gerente de proyectos de la misión en el JPL. “Esta entrega nos acerca un paso más al lanzamiento y a la investigación científica de Europa Clipper”.
El cuerpo principal de la nave espacial Europa Clipper de la NASA en su contenedor de envío, justo después de llegar a bordo de un avión de carga C-17, a la Base de la Reserva Aérea March en el condado de Riverside, California. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Johns Hopkins APL/Ed Whitman.
Con un lanzamiento programado para octubre de 2024, Europa Clipper realizará casi 50 sobrevuelos a Europa, La luna helada de Júpiter que los científicos creen que alberga un océano interno que contiene el doble de agua de todos los océanos de la Tierra juntos. Además, el océano puede tener actualmente las condiciones adecuadas para albergar vida. Los nueve instrumentos científicos de la nave espacial recopilarán datos sobre la atmósfera, la superficie y el interior de Europa, información que los científicos utilizarán para medir la profundidad y la salinidad del océano, el grosor de la corteza de hielo y las posibles plumas que pueden estar expulsando agua desde el subsuelo al espacio.
Entrega del núcleo de la nave espacial Europa Clipper de la NASA al Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la agencia, en el sur de California. El Johns Hopkins Applied Physics Laboratory diseñó y construyó el cuerpo de la nave espacial en colaboración con el JPL y el Goddard Space Flight Center de la NASA.Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Los instrumentos ya han comenzado a llegar al JPL, donde se lleva a cabo desde marzo la fase conocida como operaciones de montaje, prueba y lanzamiento. El espectrógrafo ultravioleta, llamado Europa-UVS, llegó en marzo. Después llegó el instrumento de imágenes de emisión térmica de la nave espacial, E-THEMIS, entregado por los científicos e ingenieros que lideraron su desarrollo en la Universidad Estatal de Arizona. La E-THEMIS es una cámara infrarroja sofisticada diseñada para mapear las temperaturas de Europa y ayudar a los científicos a encontrar pistas sobre la actividad geológica de la luna, incluidas las regiones donde el agua líquida puede estar cerca de la superficie.
Para finales de 2022, se espera que la mayor parte del hardware de vuelo y el resto de los instrumentos científicos estén completos.
Paquete completo
El Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) en Laurel, Maryland, diseñó el cuerpo de Europa Clipper en colaboración con el JPL y el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. “El sistema de vuelo diseñado, construido y probado por APL, utilizando un equipo de cientos de ingenieros y técnicos, fue el sistema físicamente más grande jamás construido por APL”, dijo Tom Magner de APL, asistente del gerente de proyecto de la misión.
El cuerpo principal de la nave espacial Europa Clipper de la NASA se ve en su contenedor de envío mientras llega al Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la agencia, en el sur de California. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Johns Hopkins APL/Ed Whitman.
El trabajo en el módulo principal ahora continúa en el JPL.
“Lo que llegó al JPL representa básicamente una fase de montaje en sí mismo. Bajo el liderazgo del APL, esta entrega incluye el trabajo de esa institución y dos centros de la NASA. Ahora el equipo llevará el sistema a un nivel de integración aún mayor”, dijo Evans.
La estructura principal consta de dos cilindros de aluminio apilados con orificios con rosca para atornillar la carga de la nave espacial: el módulo de radiofrecuencia, los monitores de radiación, la electrónica de propulsión, los convertidores de potencia y el cableado. El subsistema de radiofrecuencia alimentará ocho antenas, incluida una enorme antena de alta ganancia que mide 3 metros de ancho. La red de cables y conectores eléctricos de la estructura, llamada arnés, pesa 68 kilogramos; si se extendiera, recorrería casi 640 metros, el doble del perímetro de un campo de fútbol.
La bóveda de la carga electrónica, construida para resistir la intensa radiación del sistema de Júpiter, se integrará con la estructura principal de la nave espacial junto con los instrumentos científicos.
Dentro del cuerpo principal de la nave espacial hay dos tanques, uno para contener combustible y otro para oxidante, y la tubería que transportará el contenido a una serie de 24 motores, donde se combinarán para crear una reacción química controlada que produce impulso.
“Nuestros motores tienen un doble propósito”, dijo Tim Larson, subdirector del proyecto del JPL. “Los usamos para grandes maniobras, como cuando nos acerquemos a Júpiter y necesitemos un gran impulso en la órbita de Júpiter. Pero también están diseñados para maniobras más pequeñas, como gestionar la posición de la nave espacial y ajustar los sobrevuelos de precisión a Europa y a otros cuerpos del sistema solar en el camino”.
Esas grandes y pequeñas maniobras tendrán lugar durante el viaje de seis años y 2.900 millones de kilómetros a este mundo oceánico, que Europa Clipper comenzará a investigar en profundidad en 2031.
Misiones como Europa Clipper contribuyen al campo de la astrobiología, que es la investigación interdisciplinaria sobre las variables y las condiciones en cuerpos distantes que podrían albergar vida tal como la conocemos. Si bien Europa Clipper no es una misión de detección de vida, realizará un reconocimiento detallado de Europa e investigará si la luna helada, con su océano subterráneo, tiene la capacidad de albergar vida. Conocer la habitabilidad de Europa ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se desarrolló la vida en la Tierra y ofrecerá el potencial para encontrar vida más allá de nuestro planeta.
Administrado por Caltech en Pasadena, California, el JPL lidera el desarrollo de la misión Europa Clipper en asociación con el APL para la Science Mission Directorate de la NASA, en Washington. La Planetary Missions Program Office del Marshall Space Flight Center de la NASA ubicado en Huntsville, Alabama, gestiona el programa de la misión Europa Clipper.
Los apagados tonos rojos del cúmulo globular Liller 1 están parcialmente oscurecidos en esta imagen por una densa dispersión de penetrantes estrellas azules. De hecho, gracias a la Wide Field Camera 3 (WFC3) del Hubble podemos ver al Liller 1 tan claramente en esta imagen, ya que la WFC3 es sensible a longitudes de onda de luz que el ojo humano no puede detectar. El Liller 1 está a solo 30.000 años luz de la Tierra, es relativamente un vecino en términos astronómicos, pero se encuentra dentro del “tumulto” de la Vía Láctea, la región densa y polvorienta en el centro de nuestra galaxia. Por ello, el Liller 1 está muy oculto para la vista debido al polvo interestelar, que dispersa la luz visible (en particular, la luz azul) de manera muy eficaz. Afortunadamente, algo de luz visible infrarroja y roja puede pasar a través de estas regiones polvorientas. La WFC3 es sensible tanto a las longitudes de onda visibles como al infrarrojo cercano (del infrarrojo cercano al visible), lo que nos permite ver a través de las oscurecedoras nubes de polvo y brinda esta vista espectacular del Liller 1.
El Liller 1 es un cúmulo globular particularmente interesante porque, a diferencia de la mayoría de los de su tipo, contiene una mezcla de estrellas muy jóvenes y muy viejas. Los cúmulos globulares suelen albergar solo estrellas viejas, algunas casi tan viejas como el propio universo. En cambio, el Liller 1 contiene al menos dos poblaciones estelares distintas con edades notablemente diferentes: la más antigua tiene 12 mil millones de años y el componente más joven tiene entre 1 y 2 mil millones de años. Esto llevó a los astrónomos a concluir que este sistema estelar pudo formar estrellas durante un período de tiempo extraordinariamente largo.
