Esta imagen se ha obtenido con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y telescopios ópticos terrestres, y muestra un haz extremadamente largo (o filamento) de materia y antimateria que se extiende desde un púlsar relativamente pequeño. Este rayo con su tremenda amplitud, puede ayudar a explicar la enorme cantidad de positrones (las contrapartes de antimateria de los electrones) que los científicos han detectado en toda la galaxia de la Vía Láctea.
El panel de la izquierda muestra aproximadamente un tercio de la longitud del haz del púlsar conocido como PSR J2030+4415 (J2030 para abreviar), que se encuentra a unos 1.600 años luz de la Tierra. J2030 es un objeto denso del tamaño de una ciudad que se formó a partir del colapso de una estrella masiva y, actualmente, gira unas tres veces por segundo. Los rayos X detectados por Chandra (en azul) muestran cómo se mueven (aproximadamente a un tercio de la velocidad de la luz) las partículas que fluyen desde el púlsar a lo largo de las líneas del campo magnético. En el plano derecho se observa una vista en primer plano del púlsar con los rayos X creados por las partículas que vuelan alrededor del propio púlsar. A medida que el púlsar se mueve por el espacio (aproximadamente a un millón y medio de kilómetros por hora) algunas de estas partículas escapan y conforman el filamento largo. En ambos paneles, se han utilizado datos de luz óptica del telescopio Gemini en Mauna Kea en Hawái, que aparecen en rojo, marrón y negro.
La gran parte del Universo está formado por materia ordinaria en lugar de antimateria. Los científicos, mediante los detectores de los que disponen en la Tierra, continúan encontrando cantidades relativamente grandes de positrones, lo que les sugiere preguntarse sobre las posibles fuentes de esta antimateria. Los investigadores del nuevo estudio de Chandra de J2030 creen que los púlsares como este, pueden ser una respuesta en sí mismos. La combinación de la rápida rotación y los elevados campos magnéticos de los púlsares, conduce a la aceleración de partículas y a la radiación de alta energía que crea pares de electrones y positrones. (El proceso habitual de convertir masa en energía determinado por la famosa ecuación E = mc2 de Einstein se invierte, y la energía se convierte en masa).
Los púlsares generan vientos de partículas cargadas que normalmente están confinadas dentro de sus poderosos campos magnéticos. El púlsar viaja a través del espacio interestelar a aproximadamente 800.000 kilómetros por hora, con ese viento de partículas tras él. Una descarga de gas en proa se mueve frente al púlsar, similar a la acumulación de agua frente a un barco en movimiento. Sin embargo, hace unos 20 o 30 años, el movimiento del arco de choque parece haberse estancado y el púlsar lo ha alcanzado.
La colisión resultante probablemente desencadenó una fuga de partículas, donde el campo magnético del viento púlsar se vinculó con el campo magnético interestelar. Como resultado, los electrones y positrones de alta energía pudieron haber salido a chorros a través de una “boquilla” formada por conexión a la galaxia.
Previamente, los astrónomos han observado alrededor de púlsares cercanos, grandes halos de luz en rayos gamma, lo que implica que los positrones energéticos generalmente tienen dificultades para filtrarse hacia la galaxia. Esto socava la idea de que los púlsares explican el exceso de positrones que detectan los científicos. Sin embargo, los filamentos de púlsar que se han descubierto recientemente, como J2030, muestran que las partículas en realidad pueden escapar al espacio interestelar y, en consecuencia, finalmente podrían llegar a la Tierra.
El artículo que describe estos resultados, escrito por Martjin de Vries y Roger Romani de la Universidad de Stanford, está disponible online en The Astrophysical Journal. El Marshall Space Flight Center de la NASA es el encargado de administrar el programa Chandra. El Smithsonian Astrophysical Observatory’s Chandra X-ray Center controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
En esta imagen del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA se observa un estallido energético de una estrella joven. Esta explosión estelar, producida por una estrella extremadamente joven en la fase más temprana de formación, consiste en un chorro de gas incandescente que viaja a velocidades supersónicas. El chorro colisiona con el material que rodea a la estrella aún en formación, lo que calienta este material y hace que brille. El resultado de este evento cósmico son las tenues y coloridas estructuras, que ondean en la parte inferior derecha de la imagen y a las que los astrónomos se refieren como objetos Herbig-Haro.
Según las observaciones, los objetos de Herbig-Haro evolucionan y cambian significativamente en unos pocos años. Este objeto en particular, llamado HH34, fue capturado previamente por el Hubble, entre 1994 y 2007, y nuevamente con mayor lujo de detalle en 2015. HH34 reside aproximadamente a 1250 años luz de la Tierra, en la Nebulosa de Orión, una gran región de formación estelar detectable a simple vista. La Nebulosa de Orión es uno de los sitios de formación estelar generalizada más cercanos a la Tierra y, como tal, ha sido detenidamente estudiada por los astrónomos en busca de información sobre cómo nacen las estrellas y los sistemas planetarios.
Los datos de esta imagen provienen de un conjunto de observaciones del Hubble a cuatro chorros brillantes mediante la Wide Field Camera 3, obtenidos para ayudar al telescopio espacial James Webb de la NASA/ESA/CSA a desarrollar el conocimiento científico. Webb, que observará en longitudes de onda predominantemente infrarrojas, podrá observar las envolturas polvorientas que rodean a las protoestrellas en formación, lo que revolucionará el estudio de los chorros de estas estrellas jóvenes. Las imágenes de alta resolución del Hubble de HH34 y otros chorros, ayudarán a los astrónomos a interpretar las futuras observaciones con Webb.
El mes pasado, la NASA, FEMA, el United States Space Command y otras agencias federales, estatales y locales, se reunieron para celebrarla cuarta iteración del Planetary Defense Interagency Tabletop Exercise, en el que se informa y evalúa la capacidad de Estados Unidos para responder de manera eficaz, en el supuesto de que un asteroide potencialmente peligroso pudiese impactar a la Tierra. Si bien no se prevén amenazas de impacto de asteroides para nuestro planeta en el futuro previsible, este ejercicio, patrocinado por la NASA y FEMA y organizado por el Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) en Laurel, Maryland, se centró en el tipo de coordinación requerida entre el gobierno federal y estatal para responder a tal amenaza en caso de que alguna vez se descubriera.
Los ejercicios de esta naturaleza son una de las muchas actividades que el gobierno lleva a cabo regularmente, así como actividades relacionadas con posibles desastres naturales, con el objetivo de garantizar la preparación de Estados Unidos ante cualquier acontecimiento.
Estas reuniones se realizan para abordar las actividades solicitadas por el National Near-Earth Object Preparedness Strategy and Action Plan, que describe la estrategia de la nación para abordar el peligro que representan los objetos cercanos a la Tierra (NEO).
“Si bien la NASA ha liderado y participado previamente en escenarios de simulación de impacto de asteroides, en este ejercicio en concreto ha sido la primera vez en estudiar una simulación al detalle de este tipo de desastre, evaluando el escenario desde el descubrimiento de la amenaza de impacto de asteroides, hasta los efectos secundarios de ese hipotético impacto con la Tierra”, dijo Lindley Johnson, oficial de defensa planetaria en la sede de la NASA. “El impacto de un asteroide en nuestro planeta es potencialmente el único desastre natural que la humanidad es capaz de predecir y prevenir con precisión. La realización de ejercicios de esta naturaleza, permite a las partes implicadas del gobierno identificar y resolver posibles contratiempos antes de que se necesiten ejecutar acciones en el momento para responder ante una amenaza real de impacto de asteroide”.
En el transcurso de dos días, varios funcionarios de la agencia del gobierno de E.E.U.U. trabajaron en un escenario (hipotético) con todo lujo de detalles, en el que los astrónomos “descubren” un asteroide simulado, denominado 2022 TTX, con una probabilidad de impactar la Tierra seis meses después de su descubrimiento. A medida que se reveló más información a los participantes del ejercicio mediante una serie de módulos, quedó claro que el asteroide (simulado), suficientemente grande como para causar daños regionales sustanciales, impactaría contra la Tierra cerca de Winston-Salem, Carolina del Norte. Los detalles específicos del asteroide, como su tamaño y, por lo tanto, su energía de impacto y el daño detallado que causaría, permanecieron muy inciertos hasta solo unos días antes del impacto del asteroide. Se reprodujo cómo esta información podría desarrollarse en el mundo real teniendo en cuenta las limitaciones de las capacidades actuales, como la tecnología de radar terrestre, que requiere que un objeto esté dentro de una proximidad relativamente cercana a la Tierra para que las instalaciones actuales puedan obtener imágenes y realizar análisis. Por lo tanto, los participantes del ejercicio se mantuvieron en estrecha coordinación entre los niveles de gobierno federal y estatal para garantizar que todas las partes interesadas supieran cómo y dónde acceder a la información a medida que iba estando disponible para los expertos en defensa planetaria.
“FEMA es una agencia de ‘todo riesgo’ y responde a todos los desastres y emergencias nacionales, por lo que cuando se hizo evidente que este asteroide simulado impactaría en algún lugar dentro de Estados Unidos, requirió este nivel de coordinación entre agencias”, dijo Leviticus “L.A.” Lewis, delegado de FEMA en la Planetary Defense Coordination Office, en la sede de la NASA. “Este cuarto ejercicio de simulación interinstitucional sobre el impacto de un asteroide brindó un foro para que los funcionarios del gobierno federal y local trabajaran en cómo sería una amenaza inminente de impacto de un asteroide para los Estados Unidos, con las personas reales que se necesitarían para tales discusiones dado este tipo de escenario de impacto.”
La finalización de este ejercicio interinstitucional de impacto de asteroides marca otro hito importante en el empeño de la agencia por la defensa planetaria, que continúa su desarrollo. A finales de este año, la misión Double Asteroid Redirection Test (DART) de la NASA, será la primera del mundo en demostrar la tecnología disponible actualmente para defender la Tierra contra posibles impactos de asteroides. DART, que actualmente se dirige a un asteroide conocido que no representa una amenaza para la Tierra, impactará de lleno en la luna del asteroide para cambiar su movimiento en el espacio, de modo que esa variación pueda medirse con precisión utilizando telescopios terrestres. DART está diseñado para validar modelos informáticos de desviación de asteroides y demostrar la desviación mediante un impacto cinético como un método viable para responder a una futura amenaza de asteroides. Sin embargo, para que una tecnología como DART sea viable, es imperativo que se descubra una amenaza de impacto con suficiente tiempo de antelación, con muchos años o una década de anticipación.
El desarrollo de la misión Near-Earth Object Surveyor (NEO Surveyor) de la agencia continúa, que será un telescopio espacial infrarrojo diseñado específicamente para acelerar la capacidad de la agencia para descubrir y caracterizar la mayoría de los NEO potencialmente peligrosos, incluidos aquellos que pueden acercarse a la Tierra en el cielo diurno.
Actualmente se está trabajando en un informe de este ejercicio concreto y se espera que se publique a finales de este año.
Johns Hopkins APL administra la misión DART para el PDCO de la NASA como un proyecto de la Planetary Missions Program Office (PMPO) de la agencia. NEO Surveyor está siendo desarrollado por el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en el sur de California, en equipo con la Universidad de Arizona y administrado por el PMPO de la NASA con la supervisión del programa por parte del PDCO. La NASA estableció el PDCO en 2016 para administrar los continuos avances de la agencia en Defensa Planetaria.
Durante 20 años, la Advanced Camera for Surveys (ACS) ubicada en el Telescopio Espacial Hubble de la NASA nos ha desvelado nuevos e intrigantes secretos del universo, observando las profundidades del espacio con una claridad sin precedentes. El 7 de marzo de 2002, los astronautas instalaron la ACS durante la Hubble Servicing Mission 3B, también conocida como STS-109. Con su amplio campo de visión, su nítida calidad de imagen y alta sensibilidad, la ACS del Hubble, ha proporcionado muchas de las imágenes más impresionantes del espacio profundo.
El ex astronauta Mike Massimino, uno de los dos astronautas que instalaron la ACS, recuerda: “Sabíamos que la ACS añadiría mucha capacidad de descubrimiento al telescopio, pero no creo que nadie entendiera realmente todo lo que podía hacer. Nos iba a desbloquear los secretos del universo”.
La ACS ha cumplido esa promesa. Después de su instalación, la ACS se convirtió en el instrumento más utilizado por Hubble. Entre sus muchos logros, la cámara ayudó a mapear la distribución de la materia oscura, detectó los objetos más distantes del universo, buscó planetas masivos y estudió la evolución de cúmulos de galaxias.
“Cuando la ACS se instaló en el Hubble, el telescopio ya era famoso por tomar imágenes profundas del universo distante, como el campo profundo del Hubble”, explicó Tom Brown, jefe de la Hubble Space Telescope Mission Office en el Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore, Maryland. “Sin embargo, debido a que la ACS era tan poderosa en relación con las cámaras anteriores, se convirtió en una rutina ver galaxias muy distantes en el fondo de las imágenes del Hubble, incluso cuando estábamos mirando objetos cercanos”.
Un ejemplo de esto es una espectacular galaxia quebrantada llamada Tadpole (UGC 10214). Los astrónomos fotografiaron la galaxia poco después de la instalación de la ACS para demostrar las capacidades de la cámara. Con su larga cola de estrellas, la galaxia parecía un molinillo de fuegos artificiales fuera de control. Pero lo que fue realmente sorprendente fue el telón de fondo: un rico tapiz de 6000 galaxias capturadas por la ACS.
“La Advanced Camera for Surveys supuso un nuevo paradigma para los instrumentos del Telescopio Espacial Hubble cuando fue diseñada. Ha estado a la altura de las expectativas, demostrando ser uno de los instrumentos científicamente más productivos del Hubble”, dijo Mark Clampin, director de la Sciences and Exploration Directorate en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. Antes de unirse a Goddard, Clampin fue líder del grupo de la ACS en STScI, donde trabajó en tres misiones de mantenimiento del Hubble.
En enero de 2007, un mal funcionamiento electrónico dejó inoperables los dos canales científicos más utilizados en la ACS. Gracias al desarrollo de la ingeniería, los astronautas que realizaron los paseos extravehiculares en la Hubble Servicing Mission 4 (STS-125), repararon el Wide Field Channel (el responsable del 70 por ciento de las tareas científicas de la ACS anteriores a 2007). Sin embargo, el High Resolution Channel no pudo repararse. Aun así, dos décadas después de su misión, la ACS continúa brindando conocimientos científicos innovadores.
“La Advanced Camera for Surveys nos ha abierto los ojos a un universo profundo y activo durante dos décadas”, dijo Jennifer Wiseman, científica sénior del proyecto Hubble de la NASA. “Esperamos aún más descubrimientos con esta cámara, junto con otros instrumentos científicos del Hubble, durante muchos años”.
Hasta la fecha, la ACS ha tomado más de 125.000 fotografías. Estas observaciones han generado numerosos descubrimientos, algunos de los cuales se destacan a continuación.
Con la luz capturada de cada galaxia, suena una nota. Cuanto más lejos está la galaxia, más tiempo ha tardado su luz en llegar al Telescopio Espacial Hubble. En menos de un minuto, podemos escuchar casi 13 mil millones de años de las galaxias más lejanas de esta foto. La luz que recibimos de esas galaxias se emitió cuando el universo tenía solo unos cientos de millones de años. Créditos: NASA, ESA, SYSTEM Sounds (M. Russo, A. Santaguida).
El Ultra Deep Field del Hubble
Sin duda, de sus observaciones más importantes, la ACS reveló un conjunto de los retratos más profundos del universo jamás logrados por la humanidad. En el Ultra Deep Field original del Hubble, de 2004, la ACS se asoció con la Near Infrared Camera and Multi-object Spectrometer del Hubble para capturar la luz de las galaxias que existieron hace unos 13 mil millones de años, de unos 400 a 800 millones de años después del Big Bang. Esta exposición de un millón de segundos reveló nuevos conocimientos sobre algunas de las primeras galaxias que surgieron de las llamadas “edades oscuras”, el tiempo que tuvo lugar poco después del Big Bang, cuando las primeras estrellas recalentaron el frío y oscuro universo.
En versiones posteriores, la ACS se asoció con otros instrumentos del Hubble para refinar la profundidad y el alcance del Ultra Deep Field original del Hubble. Estos retratos llevaron a la humanidad a obtener una vista del universo a 435 millones de años del Big Bang, capturando imágenes de los primeros objetos en el cosmos. Cambiaron para siempre nuestra visión del universo y generaron innumerables colaboraciones.
Los Frontier Fields
Abell 370 es un cúmulo con varios cientos de galaxias en su núcleo. Fue uno de los primeros cúmulos donde los astrónomos observaron lentes gravitacionales y parte del proyecto Frontier Fields. Créditos: NASA, ESA, R. Bouwens y G. Illingworth (Universidad de California, Santa Cruz).
Siguiendo el espíritu del Ultra Deep Field del Hubble, los Frontier Fields con la ayuda de lentes cósmicas gigantes en el espacio, extendieron aún más el alcance del Hubble. La inmensa gravedad de los cúmulos masivos de galaxias deforma la luz de las galaxias más distantes, distorsionando y magnificando la luz hasta que esas galaxias (demasiado débiles para que el Hubble las pueda observar directamente) se vuelven visibles. Los Frontier Fields combinaron el poder del Hubble con el poder de estos “telescopios naturales” para revelar galaxias de 10 a 100 veces más débiles que las que podría ver el Hubble solo. Los astrónomos utilizaron simultáneamente la ACS (para obtener imágenes de luz visible) y la Wide Field Camera 3 del Hubble (para su detección infrarroja).
En el transcurso de tres años, el Hubble dedicó 840 órbitas alrededor de la Tierra, es decir, más de 1330 horas, a estudiar seis cúmulos de galaxias y seis “campos paralelos” (regiones cercanas a los cúmulos de galaxias). Si bien estos campos paralelos no se podían usar para lentes gravitacionales, el Hubble realizó observaciones de “campo profundo” en ellos: observaciones de larga duración a las profundidades del espacio. A través del poder de las lentes gravitacionales, el Hubble pudo observar mayor profundidad en el espacio que nunca, mientras que las observaciones de campo paralelo ampliaron nuestro conocimiento del universo primitivo que comenzó con el Deep Fields y el Ultra Deep Field del Hubble.
Ayudó a la misión New Horizons a fotografiar a Plutón
La ACS capturó las imágenes más detalladas del planeta enano Plutón, años antes del sobrevuelo de la New Horizons. Las imágenes revelaron un cuerpo helado, moteado y de color melaza oscuro que experimenta cambios estacionales de superficie y brillo. Las imágenes de la ACS fueron invaluables para planificar los detalles del sobrevuelo de la New Horizons en 2015, al mostrar qué hemisferio parecía más interesante para que la nave espacial tomara instantáneas de primer plano durante su breve encuentro.
El misterioso Fomalhaut b
V838 Monoceroti se convirtió en la estrella más brillante de toda la Vía Láctea en enero de 2002. Luego, de repente, se desvaneció. Crédito de la imagen: NASA, ESA.
En 2008, la ACS tomó la primera instantánea en luz visible de lo que inicialmente se pensó que era un planeta, denominado Fomalhaut b, que orbitaba alrededor de la cercana y brillante estrella austral Fomalhaut. El objeto de aspecto diminuto, apareció como un punto junto a un vasto anillo de escombros helados que rodeaba a Fomalhaut. En los años siguientes, los investigadores rastrearon el objeto a lo largo de su trayectoria. Pero con el tiempo, el punto se expandió y se volvió más débil. Según algunos investigadores, en lugar de un planeta, ahora se cree que es una nube en expansión de partículas de polvo muy finas como resultado de dos cuerpos helados que chocaron entre sí. La naturaleza del objeto aún se está debatiendo, y los estudios de seguimiento pueden desentrañar este misterio en el futuro.
El eco de luz de V838 Monocerotis
La ACS capturó un fenómeno poco común en el espacio llamado eco de luz, donde la luz de una estrella en erupción se refleja o “hace eco” en el polvo y luego viaja a la Tierra. El eco vino de la estrella variable V838 Monocerotis (V838 Mon). A principios de 2002, V838 Mon aumentó temporalmente su brillo hasta convertirse en 600.000 veces más brillante que nuestro Sol. El motivo de la erupción aún no está claro.
La luz de V838 Mon se propagó hacia el exterior a través de una nube de polvo que rodeaba la estrella. Debido a la distancia adicional que viajó la luz dispersada, llegó a la Tierra años después que la propia luz del estallido estelar. La ACS monitoreó la luz del estallido estelar durante varios años mientras continuaba reflejándose en las capas de polvo que rodeaban a la estrella. El fenómeno es un análogo de un sonido producido cuando un aullido de un lobo resuena en las laderas de las montañas circundantes. El espectacular eco de luz permitió a los astrónomos ver secciones transversales de polvo que cambiaban continuamente alrededor de la estrella. La longevidad y consistencia de la ACS es fundamental para este tipo de investigación.
Colisión de las galaxias Vía Láctea y Andrómeda
Al medir el pequeño movimiento lateral de un grupo de estrellas de nuestra galaxia vecina Andrómeda, la ACS permitió a los astrónomos calcular que Andrómeda y nuestra Vía Láctea colisionarán dentro de unos 4 mil millones de años. Andrómeda, también conocida como M31, está ahora a 2,5 millones de años luz de distancia, pero se está acercando hacia la Vía Láctea debido a la atracción mutua de la gravedad de las dos galaxias. La predicción es que se fusionarán en una sola galaxia elíptica similar a las que se ven comúnmente en todo el universo.
El Hubble observó directamente a través del centro de Abell 1689, uno de los cúmulos de galaxias más masivos que se conocen. Créditos: NASA, N. Benitez, T. Broadhurst, H. Ford, M. Clampin, G. Hartig, G. Illingworth, el equipo científico de la ACS y la ESA.
Lente gravitacional del cúmulo de galaxias Abell 1689
En 2002, la ACS nos ofreció una nueva visión espectacular y sin precedentes del cosmos cuando demostró el poder de las lentes gravitacionales. La ACS miró directamente a través del centro de uno de los cúmulos de galaxias más masivos conocidos, llamado Abell 1689. La gravedad de los billones de estrellas del cúmulo, más la materia oscura, actúa como una “lente” de 2 millones de años luz de ancho en el espacio. Esta lente gravitacional desvía y magnifica la luz de las galaxias ubicadas en el fondo, distorsionando sus formas y creando múltiples imágenes de galaxias individuales.
La nitidez de la ACS, combinada con esta lente natural gigante, reveló galaxias remotas que previamente estaban más allá del alcance del Hubble. Los resultados nos dan información sobre la evolución de las galaxias y la materia oscura en el espacio.
Galaxias maduras y galaxias "bebés" muy antiguas
Usando la ACS para mirar hacia atrás en el tiempo, casi 9 mil millones de años, un equipo internacional de astrónomos encontró galaxias maduras en el joven universo. Esas galaxias pertenecen a un cúmulo de galaxias que existió cuando el universo tenía solo 5 mil millones de años. Esta prueba convincente de que las galaxias deben haber comenzado a formarse justo después del Big Bang se vio reforzada por las observaciones realizadas por el mismo equipo de astrónomos cuando echaron la vista aún más atrás en el tiempo. El equipo encontró galaxias de apenas 1.500 millones de años después del nacimiento del cosmos. Las primeras galaxias residen en un cúmulo aún en desarrollo, que es el protocúmulo más distante jamás encontrado.
La ACS fue construida especialmente para estudios de objetos tan distantes. Estos hallazgos respaldan aún más las observaciones y las teorías de que las galaxias se formaron relativamente temprano en la historia del cosmos. La existencia de estos cúmulos masivos en el universo primitivo, concuerda con un modelo cosmológico en el que los cúmulos se forman a partir de la fusión de muchos sub-cúmulos en un universo dominado por materia oscura fría. Sin embargo, todavía se desconoce la naturaleza precisa de la fría materia oscura.
Pistas sobre la aceleración del universo y la energía oscura
Los astrónomos que utilizan la ACS han encontrado supernovas que explotaron hace tanto tiempo que son capaces de proporcionar nuevas pistas sobre la aceleración del universo y su misteriosa “energía oscura”. La ACS puede detectar el tenue brillo de estas supernovas muy distantes. Luego, puede diseccionar su luz para medir sus distancias, estudiar cómo se desvanecen y confirmar que son un tipo especial de estrella en explosión, llamada supernova tipo Ia, que son indicadores fiables de distancia. Las supernovas de tipo Ia tienen un brillo máximo predecible, lo que las convierte en objetos válidos para calibrar grandes distancias intergalácticas.
En 1998, los astrónomos del Hubble encontraron una supernova tan lejana que proporcionó la revelación inesperada de que las galaxias parecían alejarse unas de otras a una velocidad cada vez mayor. Han atribuido esta expansión acelerada a un factor misterioso conocido como energía oscura, que se cree que impregna el universo. Desde su instalación, la ACS ha estado buscando supernovas de Tipo Ia en el universo primitivo para proporcionar datos de apoyo.
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 las operaciones científicas del Hubble. STScI opera para la NASA a través de la Association of Universities for Research in Astronomy, en Washington, D.C.
Angie Jackman, directora del proyecto Mars Ascent Vehicle (MAV) de la NASA, sostiene un modelo impreso en 3D de los tubos de muestra que el rover Perseverance de la NASA está llenando en Marte. El MAV es parte de una misión futura para recolectar los tubos de muestra sellados y ponerlos en órbita alrededor de Marte. Créditos: NASA.
En este momento, unos 292 millones de kilómetros separan la arcilla roja de Alabama del polvoriento Planeta Rojo. Pero el innovador hardware de vuelo desarrollado en el Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama, pronto acercará esa distancia.
El nuevo hardware es un componente del Mars Sample Return, un proyecto histórico que, por primera vez, recuperará y traerá a la Tierra muestras de la lejana superficie de Marte para realizar con ellas un estudio intensivo en laboratorios en la Tierra. El Mars Sample Return resulta de una asociación estratégica entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea), que también nos acercará a las misiones de exploración humana al Planeta Rojo.
Angie Jackman, que ha pasado más de 35 años liderando algunos de los proyectos de ingeniería y propulsión más avanzados de la agencia, programas de desarrollo de vehículos de lanzamiento de última generación y misiones científicas espaciales complejas, es la directora del proyecto Mars Ascent Vehicle.
El Mars Ascent Vehicle se ha programado para ser el primer cohete que se lance desde la superficie de otro planeta y jugará un papel clave en la misión Mars Sample Return, poniendo en órbita alrededor del Planeta Rojo, las muestras recolectadas de la superficie del antiguo cráter que el rover Perseverance está explorando en la actualidad. Los tubos de muestras se transferirán en órbita marciana al Earth Return Orbiter de la ESA.
En el equipo de Jackman se encuentran ingenieros estructurales, térmicos, mecánicos, de sistemas y de propulsión, así como analistas y tecnólogos, un equipo diverso de veteranos de la NASA junto con trabajadores innovadores recién llegados, y todos ellos profundamente involucrados con la inseparable dependencia entre el hardware de vuelo y el progreso científico.
“Pregúntele a cualquier ingeniero del equipo y le dirá que la ciencia los fascina”, dijo Jackman. “Los ingenieros preguntan ‘¿Cómo?’, los científicos preguntan ‘¿Por qué?’. En última instancia, ese imperativo más profundo nos impulsa a todos: el orgullo de contribuir en el desarrollo del conocimiento colectivo, conseguir mejorar nuestra capacidad para movernos con seguridad en nuestro planeta y comprender mejor nuestro lugar en el cosmos.”
Esta ilustración muestra el Mars Ascent Vehicle (MAV) de la NASA en propulsión. El MAV transportará tubos que contienen muestras de rocas marcianas a la órbita alrededor de Marte, donde la nave espacial Earth Return Orbiter de la ESA los almacenará en una cápsula de contención de alta seguridad y los traerá a la Tierra. Créditos: NASA.
“Estamos trabajando juntos para transformar el Mars Ascent Vehicle de un boceto a un proyecto ejecutable”, dijo Jackman. “Pasamos por iteraciones de diseño exhaustivas para reducir la masa del vehículo, garantizar la capacidad de lanzamiento automatizado y lograr conseguir con precisión la órbita necesaria para encontrarnos con el Earth Return Orbiter y transferir las muestras a la nave que las traerá a la Tierra”.
La combinación entre la fiabilidad del vehículo de lanzamiento y la necesidad de que la masa de éste sea lo más liviana posible, junto con los requisitos para el almacenamiento de una carga útil científica compleja, se sirve de las fortalezas de la NASA demostradas en numerosas misiones anteriores, científicas y de exploración. Los ingenieros y gerentes de misión de Marshall han resuelto retos complejos y técnicas de vuelos espaciales durante más de 70 años, desde las innovadoras misiones Apolo a la Luna y el programa del transbordador espacial, hasta el Space Launch System de la NASA, el nuevo y poderoso cohete preparado para lanzar las misiones que llevarán a la primera mujer y a la primera persona de color a la Luna.
Como la mayoría de los gerentes aeroespaciales, Jackman tiene una experiencia sin precedentes en décadas de trabajo en la NASA, pero siempre desafía a su equipo a ir en contra de la sabiduría convencional, a buscar nuevas alternativas que trasciendan el pensamiento tradicional.
“En esta era competitiva y siendo conscientes de los costes, tenemos que trabajar de manera más inteligente, más rápida y más eficiente”, dijo.
Esta ilustración muestra la idea de cómo una familia de robots trabajan juntos para traer las muestras recolectadas por el rover Perseverance de la NASA (a la izquierda) a la Tierra a través del Mars Sample Return Program. Créditos: NASA/ESA/JPL-Caltech.
“Cualquiera puede construir un puente grande y resistente, pero se necesita un equipo deingeniería disciplinado para construir uno en un tiempo determinado y lo suficientemente fuerte para su propósito. Este proyecto se sirve de la experiencia de Marshall como líder de la NASA en propulsión, sistemas de vuelo espacial y ciencia. Estoy muy orgullosa de nuestro equipo. Es así.”
Por primera vez, el Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) de la NASA ha observado la fusión de puntos de rayos X, a millones de grados de temperatura, en la superficie de un magnetar, un núcleo estelar supermagnetizado del tamaño aproximado de una ciudad.
Este video muestra cómo el Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) de la NASA rastreó puntos calientes en la superficie de un magnetar en erupción, a 13.000 años luz de distancia. Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA.
“NICER rastreó cómo tres puntos calientes emisores de brillantes rayos X deambularon lentamente por la superficie del objeto mientras, a su vez, disminuían de tamaño, proporcionando la mejor vista hasta ahora de este fenómeno”, dijo George Younes, investigador de la Universidad George Washington en Washington y del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. “La mancha más grande finalmente se fusionó con una más pequeña, que es algo que no habíamos visto antes”.
Este conjunto único de observaciones, descrito en un artículo dirigido por Younes y publicado el 13 de enero en The Astrophysical Journal Letters, ayudará a orientar a los científicos para obtener una comprensión más completa de la interacción entre la corteza y el campo magnético de estos objetos extremos.
Este gráfico muestra la variación durante 37 días de máxima emisión de rayos X de SGR 1830 a través del Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) de la NASA. En este gráfico, la fase de rotación de la estrella avanza de izquierda a derecha, y la medida de energía se muestra verticalmente. Las áreas verde, amarilla y roja indican las regiones que producen la mayor cantidad de rayos X y se cree que representan los puntos calientes del magnetar. Cambian en intensidad y en sus posiciones relativas entre sí, a medida que pasa el tiempo. Ha sido la primera vez que los astrónomos han registrado la fusión de dos puntos de este tipo. Crédito: NASA/NICER/G. Younes et al. 2022.
Un magnetar es un tipo de estrella de neutrones aislada, es el núcleo aplastado remanente tras la explosión de una estrella masiva. Una estrella de neutrones está hecha de materia tan densa, que una cucharadita de su materia, pesaría tanto como una montaña en la Tierra, es como si se comprimiera incluso más masa que la del sol en una esfera de 20 kilómetros de diámetro.
Lo que distingue a los magnetares es que tienen los campos magnéticos más fuertes conocidos hasta la fecha, hasta 10 billones de veces más intensos que los de un imán de nevera y mil veces más fuertes que los de una estrella de neutrones típica. El campo magnético representa un enorme almacén de energía que, cuando se altera, puede generar una explosión de actividad de rayos X que dura de meses a años.
El 10 de octubre de 2020, elNeil Gehrels Swift Observatory de la NASA descubrió un estallido de un nuevo magnetar, llamado SGR 1830-0645 (SGR 1830 para abreviar). Está ubicado en la constelación Scutum, y aunque su distancia no se conoce con precisión, los astrónomos estiman que el objeto se encuentra a unos 13.000 años luz de distancia. Swift apuntó su telescopio de rayos X hacia la fuente y detectó que emitía pulsos periódicamente, que revelaron que el objeto giraba cada 10,4 segundos.
Las mediciones NICER del mismo día muestran que la emisión de rayos X exhibió tres picos cercanos con cada rotación. Estos picos fueron causados cuando tres regiones superficiales individuales, mucho más calientes que sus alrededores, giraron dentro y fuera de nuestra vista.
NICER observó a SGR 1830 casi a diario, desde su descubrimiento hasta el 17 de noviembre, después de lo cual el Sol estuvo demasiado cerca del campo de visión para seguir realizando observaciones seguras. Durante este período, los picos de emisión cambiaron gradualmente, ocurriendo en momentos ligeramente diferentes en la rotación del magnetar. Los resultados predicen un modelo en el que las manchas se forman y se mueven como resultado del movimiento de la corteza, de la misma manera que el movimiento de las placas tectónicas de la Tierra impulsa la actividad sísmica.
“La corteza de una estrella de neutrones es inmensamente fuerte, pero el intenso campo magnético de un magnetar puede presionarla más allá de sus límites”, dijo Sam Lander, astrofísico de la Universidad de East Anglia en Norwich, Reino Unido, y coautor del estudio. “Comprender este proceso es un gran reto para los teóricos, y ahora NICER y SGR 1830 nos han brindado una visión mucho más directa de cómo se comporta la corteza bajo ese estrés extremo”.
Los científicos creen que los puntos calientes de SGR 1830 probablemente se parecen a las bases de los bucles coronales que se ven con frecuencia en el Sol. En esta imagen ultravioleta extrema del Solar Dynamics Observatory de la NASA, los bucles de gas ionizado trazan campos magnéticos que emergen de la superficie solar. Crédito: NASA/SDO.
El equipo cree que estas observaciones revelan una sola región activa donde la corteza se ha fundido parcialmente, deformándose lentamente debido a la tensión magnética. Los tres puntos calientes en movimiento probablemente representan ubicaciones donde los bucles coronales, similares a los brillantes arcos de plasma que se ven en el Sol, se conectan a la superficie. La interacción entre los bucles y el movimiento de la corteza impulsa el comportamiento de deriva y fusión.
“Los cambios en la forma del pulso, incluida la disminución del número de picos, solo se habían visto anteriormente en unas pocas observaciones ‘instantáneas’ muy separadas en el tiempo, por lo que no había forma de seguir su evolución”, dijo Zaven Arzoumanian, líder científico de NICER en Goddard. . “Tales cambios podrían haber ocurrido repentinamente, lo que sería más consistente con un campo magnético que se tambalea, que con puntos calientes errantes”.
NICER es una Misión de Oportunidad de Astrofísica dentro del Explorers Program de la NASA, que ofrece la oportunidad de realizar vuelos frecuentemente para investigaciones científicas a nivel mundial desde el espacio, utilizando enfoques de gestión innovadores, optimizados y eficientes dentro de las áreas de ciencia de heliofísica y astrofísica. La Space Technology Mission Directorate de la NASA mantiene el componente SEXTANT de la misión.
Con sus paneles solares ya instalados, la nave espacial está a punto de terminar su configuración final antes del lanzamiento previsto para agosto.
La misión Psyche de la NASA está casi lista para su viaje de 2.400 millones de kilómetros, impulsado por energía solar, hacia un misterioso asteroide rico en metales, con el mismo nombre que la misión. Los paneles solares gemelos se han unido al cuerpo de la nave espacial, se han desplegado y luego se han reubicado. Este hito acerca a la nave a la finalización de su construcción antes de su lanzamiento en agosto.
“Ver la nave espacial completamente ensamblada por primera vez es un gran logro; hay mucho orgullo”, dijo Brian Bone, quien dirige las operaciones de ensamblaje, prueba y lanzamiento de la misión en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California. “Esta es la parte verdaderamente divertida. Estás sintiendo que todo se une. Sientes que la energía cambia y cambia”.
En Este video se muestra el despliegue de los componentes de uno de los paneles solares gemelos de 11,3 metros de largo de la nave espacial Psyche de la NASA. Debido a que son tan largos, solo se puede implementar una matriz a la vez en la sala limpia High Bay 2 del JPL. Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Los paneles solares son los más grandes que se hayan instalado en el JPL, abarcan 75 metros cuadrados, tienen forma de cruz y constan de cinco piezas. Cuando las matrices se desplieguen por completo en vuelo, la nave espacial tendrá aproximadamente el tamaño de una cancha de tenis individual. Tras un viaje de tres años y medio impulsado por energía solar, la nave llegará al asteroide Psyche en 2026, que tiene 280 kilómetros en su punto más ancho y se cree que es inusualmente rico en metal. La nave espacial pasará casi dos años orbitando cada vez más cerca del asteroide para estudiarlo.
Aventurarse al cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, lejos del Sol, presenta grandes retos para esta misión, que adaptó la tecnología satelital comercial estándar en órbita terrestre para su uso en el frío y la oscuridad del espacio profundo. Cerca de la Tierra, los paneles solares generan 21 kilovatios, suficiente electricidad para alimentar tres o cuatro hogares estadounidenses promedio. Pero en Psyche, producirán solo alrededor de 2 kilovatios, lo justo para poco más que un secador de pelo.
“La tecnología subyacente no es muy diferente a la de los paneles solares instalados en una casa, pero los de Psyche son hipereficientes, livianos, resistentes a la radiación y capaces de proporcionar más energía con menos luz solar”, dijo Peter Lord, director técnico de Psyche en Maxar Technologies en Palo Alto, California, donde se construyeron los componentes y el chasis de propulsión eléctrica solar. “Estas matrices están diseñadas para funcionar en condiciones de poca luz, lejos del Sol”, agregó.
Antes de unaa prueba de despliegue en una sala limpia en el JPL, los ingenieros examinan uno de los dos paneles solares de Psyche. Los componentes se pliegan y se guardan al ras del chasis, antes del lanzamiento y luego se despliegan en vuelo, como se muestra aquí. Créditos: NASA/JPL-Caltech.
Después de instalar y el desplegar los tres paneles centrales, dentro de una sala limpia en el JPL, las matrices de Psyche se plegaron contra el chasis y se guardaron para realizar más pruebas a la nave espacial. Las matrices volverán a Maxar, que cuenta con equipos especializados para probar el despliegue de los dos paneles transversales perpendiculares. A finales de esta primavera, los componentes se unirán a la nave espacial en el Kennedy Space Center de la NASA en Florida y se encapsularán para realizar el lanzamiento desde Cabo Cañaveral.
Aproximadamente una hora después del lanzamiento, los segmentos se desplegarán hasta conformarse según lo previsto durante un proceso que durará siete minutos y medio por cada ala. Después proporcionarán toda la energía para el viaje al asteroide Psyche, así como la energía necesaria para operar los instrumentos científicos: un magnetómetro para medir cualquier campo magnético que pueda tener el asteroide, generadores de imágenes para fotografiar y mapear su superficie, y espectrómetros para revelar la composición de esa superficie. Los segmentos suponen también una demostración de la tecnología de Deep Space Optical Communications, que pondrá a prueba las comunicaciones láser de datos de alta velocidad.
Lo que los instrumentos transmitan a los científicos les permitirá una mayor comprensión de este misterioso asteroide. Una posible explicación para el anormal contenido de metal de Psyche es que se formó en los inicios de la historia de nuestro sistema solar, ya sea como material remanente de un planetesimal, uno de los componentes básicos de los planetas rocosos, o como material primordial que nunca llegó a fusionarse. Esta misión tiene como objetivo descubrir y ayudar a responder a las preguntas fundamentales sobre el núcleo metálico de la Tierra y la formación de nuestro sistema solar.
Más datos sobre de la misión Psyche
La Universidad Estatal de Arizona lidera la misión Psyche. El JPL, que Caltech administra para la NASA en Pasadena, California, es responsable de la administración general, la ingeniería del sistema, la integración, las pruebas y las operaciones de la misión. Maxar proporciona el chasis de la nave espacial de propulsión eléctrica solar de alta potencia. Psyche fue seleccionada en 2017 como la misión número 14 del Discovery Program de la NASA.
ANGSA 73001 Extracción de Gases (muestra de núcleo profundo del Apolo 17 73001). Fecha de la foto: 15 de febrero de 2022. Ubicación: Edificio 31, Laboratorio Experimental Apolo. Fotógrafo: Robert Markowitz.
La gente dice que las cosas buenas les llegan a los que esperan. La NASA cree que 50 años es la cantidad de tiempo adecuada, ya que comienza a aprovechar una de las últimas muestras lunares sin abrir de la era Apolo para aprender más sobre la Luna y prepararse para regresar a su superficie.
La muestra está siendo abierta en el Centro Espacial Johnson de la NASA, en Houston, por la División de Ciencias de Investigación y Exploración de Astromateriales (ARES), que protege, estudia y comparte la colección de muestras extraterrestres de la NASA. Este trabajo está siendo dirigido por el Programa de Análisis de Muestras de la Próxima Generación de Apolo (ANGSA), un equipo científico que tiene como objetivo aprender más sobre la muestra y la superficie lunar antes de las próximas misiones Artemisa al polo sur de la Luna.
“Comprender la historia geológica y la evolución de las muestras de la Luna en los sitios de aterrizaje del Apolo, nos ayudará a prepararnos para los tipos de muestras que se pueden encontrar durante Artemisa”, dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, en Washington. “Artemisa tiene como objetivo traer muestras frías y selladas de cerca del polo sur lunar. Esta es una oportunidad emocionante de aprendizaje para comprender las herramientas necesarias para recolectar y transportar estas muestras, analizarlas y almacenarlas en la Tierra para futuras generaciones de científicos”.
Cuando los astronautas del Apolo devolvieron estas muestras hace unos 50 años, la NASA tuvo la previsión de mantener algunas de ellas sin abrir.
“La agencia sabía que la ciencia y la tecnología evolucionarían y permitirían a los científicos estudiar el material de nuevas formas para abordar nuevas preguntas en el futuro”, dijo Lori Glaze, directora de la División de Ciencias Planetarias en la sede de la NASA. “La iniciativa ANGSA fue diseñada para examinar estas muestras especialmente almacenadas y selladas”.
La muestra ANGSA 73001 es parte de una muestra del tubo impulsor del Apolo 17 recolectada por los astronautas Eugene Cernan y Harrison “Jack” Schmitt en diciembre de 1972. Los astronautas clavaron un par de tubos conectados de unos 4 por 35 centímetros en la superficie lunar. para así recolectar segmentos de rocas y suelo de un depósito de deslizamiento de tierra en el valle Tauro-Littrow de la Luna. Luego, los astronautas sellaron individualmente un tubo impulsor al vacío en la Luna antes de llevarlo de regreso a la Tierra; solo dos tubos impulsores fueron sellados al vacío en la Luna de esta manera, y este es el primero que se abre. La otra mitad de este tubo impulsor, 73002, se devolvió en un contenedor normal (sin sellar). El tubo sellado se ha almacenado cuidadosamente en un tubo de vacío exterior protector y en un entorno de atmósfera controlada en Johnson desde entonces. El segmento sin sellar se abrió en 2019 y reveló una interesante variedad de granos y objetos más pequeños (pequeñas rocas), que los geólogos lunares estaban ansiosos por estudiar.
Ahora, los científicos están centrando su atención en el segmento inferior sellado del núcleo. La temperatura en el fondo del núcleo era increíblemente fría cuando se recolectó, lo que significa que los volátiles (sustancias que se evaporan a temperaturas normales, como el hielo de agua y el dióxido de carbono) podrían haber estado presentes. Están particularmente interesados en los volátiles de estas muestras de las regiones ecuatoriales de la Luna, porque permitirán que los futuros científicos que estudien las muestras de Artemisa comprendan mejor dónde y qué volátiles podrían estar presentes en esas muestras.
De frente desde la izquierda, los Dres. Ryan Zeigler, Rita Parai, Francesca McDonald, Chip Shearer y atrás de izquierda a derecha, los Dres. Zach Sharp de la Universidad de Nuevo México y Francis McCubbin, conservador de astromateriales de la División de Ciencias de Exploración e Investigación de Astromateriales (ARES), observan emocionados cómo se extrae gas en el colector después de perforar el tubo interno. Créditos: NASA/James Blair.
La cantidad de gas que se espera que esté presente en esta muestra sellada de Apolo es probablemente muy baja. Si los científicos pueden extraer con cuidado estos gases, pueden analizarse e identificarse utilizando tecnología moderna de espectrometría de masas. Esta tecnología, que ha evolucionado a niveles de extrema sensibilidad en los últimos años, puede determinar con precisión la masa de moléculas desconocidas y utilizar esos datos para identificarlas con precisión. Esto no solo mejora las mediciones, sino que también significa que el gas recolectado se puede dividir en porciones más pequeñas y compartir con más investigadores que realizan diferentes tipos de ciencia lunar.
Ryan Zeigler de la NASA, el conservador de muestras del Apolo, está supervisando el proceso de extracción del gas y la roca. También es trabajo de Zeigler preparar, catalogar y compartir adecuadamente la muestra con otras personas para la investigación.
Desde la izquierda, la Dra. Juliane Gross, coordinadora adjunta de Apolo de la División de Ciencias de Exploración e Investigación de Astromateriales (ARES), junto con los Dres. Alex Meshik y Olga Pravdivtseva, de la Universidad de Washington en St. Louis, comienzan un proceso de extracción de gas utilizando el colector. Fotógrafo: James Blair.
“Mucha gente se está emocionando”, dijo Zeigler. “Chip Shearer, de la Universidad de Nuevo México, propuso el proyecto hace más de una década, y durante los últimos tres años, hemos tenido dos grandes equipos desarrollando un equipo único para hacerlo posible”.
El dispositivo que se usa para extraer y recolectar el gas, llamado colector, fue desarrollado por los Dres. Alex Meshik, Olga Pravdivtseva y Rita Parai, de la Universidad de Washington, en St. Louis. La Dra. Francesca McDonald, de la Agencia Espacial Europea, dirigió un grupo en la construcción de la herramienta especial para perforar cuidadosamente el contenedor que incluye la muestra lunar sin dejar escapar ningún gas. Juntos han creado y probado rigurosamente un sistema único para recolectar el material extremadamente valioso (gas y sólido), que está sellado dentro de los contenedores.
El 11 de febrero, el equipo comenzó el cuidadoso proceso de varios meses para extraer la muestra abriendo primero el tubo protector exterior y capturando el gas del interior. Zeigler y su equipo sabían qué gases deberían estar presentes dentro del contenedor exterior y encontraron que todo estaba como se esperaba. El tubo parecía no contener gas lunar, lo que indica que el sello del tubo de muestra interno probablemente todavía estaba intacto. El 23 de febrero, el equipo comenzó el siguiente paso: un proceso de varias semanas para perforar el contenedor interior y recolectar lentamente los gases lunares que, con suerte, todavía están dentro.
Desde la izquierda, la Dra. Juliane Gross, coordinadora adjunta de Apolo de la División de Investigación y Ciencia de Exploración de Astromateriales (ARES), y la Dra. Francesca McDonald, de la ESA, toman medidas precisas del dispositivo de perforación antes de usar la herramienta recientemente desarrollada. Créditos: NASA/James Blair.
Una vez que finalice el proceso de extracción de gas, el equipo de ARES se preparará para retirar con cuidado la tierra y las rocas de su contenedor, probablemente a finales de esta primavera.
Se puede obtener más información sobre cómo la NASA estudia las muestras de Apolo y otros cuerpos celestes en: https://ares.jsc.nasa.gov
Los instrumentos científicos y otro hardware se están preparando para unirlos a la nave espacial antes de su lanzamiento a la luna helada de Júpiter, Europa, que tendrá lugar en 2024.
Cuando esté completamente ensamblada, la nave de Europa Clipper de la NASA tendrá el tamaño de un SUV con unos paneles solares, de tal envergadura, que abarcarían una cancha de baloncesto (los paneles ayudarán a alimentar satisfactoriamente a la nave espacial durante su viaje a Europa, la luna helada de Júpiter). Casi todos los detalles de la nave espacial habrán sido hechos a mano.
La tarea de ensamblaje está teniendo lugar en salas limpias del Jet Propulsion Laboratory de la agencia, en el sur de California. Los componentes de ingeniería y los instrumentos científicos están comenzando a llegar de todo el país y de Europa. Antes de fin de año, se espera que la mayor parte del hardware de vuelo, incluido un conjunto de nueve instrumentos científicos, estén listos.
El cuerpo principal de la nave espacial es un módulo de propulsión de 3 metros de altura, diseñado y construido por el Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) en Laurel, Maryland, con la ayuda del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland y el JPL. El módulo, equipado con electrónica, radios, cableado y el subsistema de propulsión, se enviará al JPL esta primavera. La antena de alta ganancia, de 3 metros de ancho de Europa Clipper, también llegará pronto al laboratorio.
“Estamos entrando en la fase en la que vemos cómo se unen todas las piezas”, dijo Jan Chodas, gerente de proyectos de Europa Clipper, del JPL. “Será muy emocionante ver cómo se integran y prueban el hardware, el software de vuelo y los instrumentos. Para mí, es el siguiente nivel de descubrimiento. Aprenderemos cómo funcionará realmente el sistema que diseñamos”.
Un ingeniero inspecciona el panel de radiofrecuencia (RF) de Europa Clipper de la NASA, en una sala limpia en el Johns Hopkins Applied Physics Laboratory en Laurel, Maryland. Créditos: Johns Hopkins APL.
La luna Europa, de la cual los científicos están seguros de que alberga un océano interno con el doble de la cantidad de agua que todos los océanos de la Tierra combinados, puede tener actualmente condiciones adecuadas para mantener la vida. Europa Clipper orbitará Júpiter y hará sobrevuelos a Europa para recopilar datos sobre la atmósfera, la superficie e interior de la luna. Su sofisticada carga útil investigará todo, la profundidad y la salinidad del océano, el grosor de la corteza de hielo, las características de las plumas que pueden estar emanando agua subsuperficial al espacio.
El primer instrumento de ciencia que se implementará fue entregado al JPL por un equipo del Southwest Research Institute de San Antonio, Texas, la semana pasada. El espectrógrafo ultravioleta, llamado Europa-UVS, buscará signos de plumas por encima de la superficie de Europa. El instrumento recoge la luz ultravioleta, luego separa las longitudes de onda de esa luz para ayudar a determinar la composición de la superficie y los gases de la atmósfera en la luna.
A medida que cada instrumento llegue al JPL, se integrará en la nave espacial y se re-probará. Los ingenieros deben asegurarse de que los instrumentos puedan comunicarse con el ordenador de vuelo, el software de la nave espacial y el subsistema de energía.
Una vez que todos los componentes se hayan integrado, se trasladará a Europa Clipper a la enorme cámara de vacío térmica del JPL para realizar pruebas que simulen el severo entorno del espacio profundo. También se realizarán pruebas intensas de vibraciones para garantizar que Europa Clipper pueda resistir el zarandeo del lanzamiento. Luego se llevará a Cabo Canaveral, Florida, para su lanzamiento en Octubre de 2024.
Para los líderes de esta misión, ver como los componentes de ingeniería se unen con la flota de instrumentos va a ser especialmente emocionante, ya que saben lo duro que han trabajado los equipos durante la pandemia de Coronavirus.
“No sé cómo me sentiré al ver esto uniéndose. Sospecho que será algo abrumador “, dijo Robert Pappalardo, director científico de Europa Clipper del JPL. “Está sucediendo, se está volviendo real. Se está volviendo tangible”.
“Todas las vías paralelas del desarrollo del hardware y software comenzarán a unirse de tal manera que será muy visible para el equipo”, dijo Jordan Evans, el gerente adjunto de proyectos del JPL. “Los ojos de todos se dirigen hacia el sistema integrado que se está integrando, lo cual es emocionante”.
Más información de la misión Europa Clipper
Las misiones como Europa Clipper contribuyen al campo de la astrobiología, la investigación interdisciplinaria sobre las variables y las condiciones de los planetas lejanos que podrían albergar la 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 Hícana, con su Océano Subsuperficial, tiene la capacidad de albergar vida. Comprender la habitabilidad de Europa podrá ayudar a los científicos a entender mejor cómo se desarrolló la vida en la Tierra y el potencial de encontrar vida más allá de nuestro planeta.
Gestionado por Caltech en Pasadena, California, el JPL lidera el desarrollo de la Misión Europa Clipper en asociación con APL para la Science Mission Directorate de la NASA, en Washington. La Planetary Missions Program Office del Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama, realiza la gestión del programa de la Misión Europa Clipper.
Una peculiaridad en el diseño del observatorio de rayos X ha hecho posible que los astrónomos utilicen luz no deseada para estudiar incluso más objetos cósmicos que antes.
Durante casi 10 años, el observatorio espacial de rayos X NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA, ha estado estudiando algunos de los objetos de mayor energía del universo, como estrellas muertas en colisión o enormes agujeros negros que se alimentan de gas caliente. Durante ese tiempo, los científicos han tenido que lidiar con la luz residual que se filtra a través de los lados del observatorio, lo que interfiere con las observaciones, como ocurre en una llamada telefónica cuando el ruido de fondo perturba la comunicación.
Ahora, los miembros del equipo han descubierto cómo usar esa luz de rayos X para estudiar los objetos en la visión periférica de NuSTAR mientras realizan observaciones. Esta nueva técnica puede multiplicar los conocimientos que proporciona NuSTAR. Un nuevo artículo científico publicado en el Astrophysical Journal describe el primer uso de NuSTAR observando esa luz residual para aprender sobre un objeto cósmico, en este caso, una estrella de neutrones.
Como restos de material que quedan después del colapso de una estrella, las estrellas de neutrones son uno de los objetos más densos del universo, solo superados por los agujeros negros. Sus poderosos campos magnéticos atrapan partículas de gas y las canalizan hacia la superficie de la estrella de neutrones. A medida que las partículas se aceleran y activan, liberan rayos X de alta energía que NuSTAR es capaz de detectar.
El nuevo estudio describe un sistema llamado SMC X-1, que consiste en una estrella de neutrones que orbita una estrella en su secuencia principal, ubicadas en una de las dos pequeñas galaxias que orbitan a la Vía Láctea. El brillo de la salida de rayos X de SMC X-1 parece variar enormemente cuando se observa con telescopios, pero tras décadas de observaciones directas realizadas por NuSTAR y otros telescopios, han revelado un patrón de fluctuaciones. Los científicos han identificado varias razones por las que SMC X-1 cambia de brillo cuando se estudia con telescopios de rayos X. Por ejemplo, el brillo de los rayos X se atenúa a medida que la estrella de neutrones se sumerge detrás de la estrella viva con cada órbita. Según el documento, los datos de la luz residual fueron lo suficientemente sensibles como para detectar algunos de esos cambios.
“Creo que este artículo muestra que este estudio de luz residual es viable, porque observamos fluctuaciones de brillo en la estrella de neutrones en SMC X-1 que ya hemos confirmado a través de observaciones directas”, dijo McKinley Brumback, astrofísico de Caltech en Pasadena, California, y autor principal del nuevo estudio. “En el futuro, sería genial si pudiéramos usar los datos de luz residual para observar objetos cuando aún no sabemos si están cambiando regularmente en brillo y usar así este método para detectar cambios”.
Forma y Función
El nuevo enfoque es posible gracias a la forma de NuSTAR, que es similar a una mancuerna o un hueso de perro: tiene dos componentes voluminosos en cada extremo de una estructura de 10 metros de largo llamada mástil desplegable. Por lo general, los investigadores apuntan uno de los extremos voluminosos, que contiene la óptica o el hardware que recolecta los rayos X, al objeto que desean estudiar. La luz viaja a lo largo del brazo hasta los detectores, ubicados en el otro extremo de la nave espacial. La distancia entre ambos permite enfocar la luz.
Pero la luz residual también llega a los detectores, entrando por los lados del mástil, sin pasar por la óptica. Aparece en el campo de visión de NuSTAR junto con la luz de cualquier objeto que el telescopio observe directamente y, a menudo, es bastante fácil de identificar a simple vista: forma un círculo de luz tenue que emerge de los lados de la imagen. (Como ya se sabe, la luz residual es un problema para muchos otros telescopios espaciales y terrestres).
Un grupo de miembros del equipo de NuSTAR ha pasado los últimos años separando la luz residual de varias observaciones de NuSTAR. Después de identificar fuentes de rayos X conocidas y brillantes en la periferia de cada observación, usaron modelos informáticos para predecir cuánta luz residual debería aparecer en función de qué objeto brillante estuviera cerca. También estudiaron casi todas las observaciones de NuSTAR para confirmar la indicación reveladora de luz residual. El equipo creó un catálogo de alrededor de 80 objetos para los cuales NuSTAR había recopilado observaciones de luz residual, y llamaron a este catálogo “StrayCats”.
“Imagínese sentarse en una sala de cine tranquila, ver un drama y estar escuchando las explosiones de la película de acción que se reproduce en la sala de al lado”, dijo Brian Grefenstette, científico investigador principal de Caltech y miembro del equipo de NuSTAR que dirige el trabajo de StrayCats. “En el pasado, así era la luz residual: una distracción de lo que intentábamos enfocar. Ahora tenemos las herramientas para convertir ese ruido adicional en datos útiles, abriendo una forma completamente nueva de usar NuSTAR para estudiar el universo”.
Por supuesto, los datos de luz residual no pueden reemplazar las observaciones directas de NuSTAR. Además de que la luz residual está desenfocada, muchos objetos que NuSTAR puede observar directamente son demasiado débiles para aparecer en el catálogo de luz residual. Pero Grefenstette dijo que varios estudiantes de Caltech revisaron los datos y encontraron casos de brillo repentino de objetos periféricos, que podrían ser distintos eventos, como explosiones termonucleares en las superficies de las estrellas de neutrones. Observar la frecuencia y la intensidad de los cambios en el brillo de una estrella de neutrones, puede ayudar a los científicos a descifrar lo que les sucede a esos objetos.
“Si está tratando de buscar un patrón en el comportamiento a largo plazo o el brillo de una fuente de rayos X, las observaciones de luz residual podrían ser una excelente manera de verificación y establecer una línea de base”, dijo Renee Ludlam, becaria Einstein del Programa de becas Hubble de la NASA en Caltech, y miembro del equipo de StrayCats. “También podrían permitirnos detectar comportamientos extraños en estos objetos cuando no los esperamos o cuando normalmente no podríamos apuntar NuSTAR directamente hacia ellos. Las observaciones de luz residual no reemplazan las observaciones directas, pero obtener más datos siempre es bueno”.
Más información de NuSTAR
NuSTAR se lanzó el 13 de junio de 2012. Es una misión Small Explorer dirigida por Caltech y administrada por JPL para la Science Mission Directorate de la NASA en Washington, fue desarrollada en asociación con la Universidad Técnica Danesa (DTU) y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La óptica del telescopio fue construida por la Universidad de Columbia, el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland y 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. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo de datos espejo. Caltech administra JPL para la NASA.
