Observaciones sin precedentes del famoso agujero negro de la galaxia M87

Algunos de los telescopios más poderosos del mundo han observado, simultáneamente, el agujero negro supermasivo situado en la galaxia M87, el primer agujero negro del que se obtuvieron imágenes directas.

En abril de 2019, los científicos publicaron la primera imagen de un agujero negro, ubicado en la galaxia M87, utilizando el Event Horizon Telescope, o EHT. Ahora se están publicando datos de 19 observatorios, tanto en tierra como en el espacio, que prometen brindar una visión incomparable de este agujero negro supermasivo y el sistema que lo alimenta. Estas nuevas observaciones pueden ayudar a mejorar las pruebas de la Teoría de la Relatividad General de Einstein.

En abril de 2019, los científicos publicaron la primera imagen de un agujero negro en la galaxia M87 utilizando el Event Horizon Telescope (EHT). Sin embargo, ese notable logro fue solo el comienzo de una historia científica.

Se están publicando datos de 19 observatorios que prometen brindar una visión incomparable de este agujero negro y el sistema que lo alimenta, además de mejorar las pruebas de la teoría de la relatividad general de Einstein.

“Sabíamos que la primera imagen directa de un agujero negro sería revolucionaria”, dijo Kazuhiro Hada del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, coautor de un nuevo estudio que se publica en The Astrophysical Journal Letters para describir el gran conjunto de datos. . “Pero para aprovechar al máximo esta notable imagen, necesitamos saber todo lo que podamos sobre el comportamiento del agujero negro en ese momento, mediante la observación de todo el espectro electromagnético”.

La inmensa atracción gravitatoria de un agujero negro supermasivo, puede impulsar chorros de partículas que viajan casi a la velocidad de la luz, a lo largo de grandes distancias. Los chorros de M87 producen luz que abarca todo el espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta luz visible y rayos gamma. La intensidad de la luz en el espectro, da un patrón diferente para cada agujero negro. La identificación de este patrón aporta información crucial sobre las propiedades de un agujero negro (por ejemplo, su giro y producción de energía), aunque es complicado, ya que el patrón cambia con el tiempo.

Los científicos compensaron esta variabilidad coordinando observaciones con muchos de los telescopios más poderosos del mundo en tierra y en el espacio, recabando luz de todo el espectro. Este es el mayor estudio de observación simultánea que se ha realizado a un agujero negro supermasivo con sus chorros.

Las diferentes longitudes de onda pueden revelar características únicas de un objeto cósmico. Aquí se muestra (en longitudes de onda de todo el espectro electromagnético) un chorro de material arrojado al espacio por un agujero negro supermasivo en la galaxia M87.
Crédito: NASA / ESA / ESO / NAOJ / NRAO / CXC / EH.

Los telescopios de la NASA involucrados en este estudio de observación, incluyeron el Observatorio de rayos X Chandra, el Telescopio Espacial Hubble, el Observatorio Swift Neil Gehrels, el NuSTAR y el Telescopio Espacial Fermi de Rayos Gamma.

Comenzando con la imagen ahora icónica del EHT del M87, un nuevo video lleva a los espectadores a un viaje a través de los datos de cada telescopio. El video muestra datos en muchos factores enescala de de diez, tanto de longitudes de onda de luz como de tamaño físico. La secuencia comienza con la imagen EHT del agujero negro en M87 publicada en abril de 2019 (los datos se obtuvieron en abril de 2017). Luego se observa a través de imágenes de otros conjuntos de radiotelescopios de todo el mundo, moviéndose hacia afuera del campo de visión. (La escala del tamaño se da en años luz, en la esquina inferior derecha). A continuación, la vista cambia a telescopios que detectan luz visible (Hubble y Swift), luz ultravioleta (Swift) y rayos X (Chandra y NuSTAR). La pantalla se divide para mostrar cómo estas imágenes, que estudian el mismo punto al mismo tiempo, se comparan entre sí. La secuencia termina mostrando lo que los telescopios de rayos gamma en la superficie terrestre y el Fermi en el espacio, detectan desde este agujero negro y su chorro (o jet).

Cada telescopio ofrece un tipo de información sobre el comportamiento y el impacto del agujero negro de 6.500 millones de masas solares en el centro de M87, que se encuentra a unos 55 millones de años luz de la Tierra.

“Hay varios grupos trabajando para ver si sus modelos concuerdan con estas enriquecedoras observaciones, y estamos emocionados de ver que toda la comunidad usa este conjunto de datos públicos para ayudarnos a comprender mejor los vínculos existentes entre los agujeros negros y sus chorros, ”Dijo el coautor Daryl Haggard de la Universidad McGill en Montreal, Canadá.

Los datos fueron recopilados por un equipo de 760 científicos e ingenieros de casi 200 instituciones de 32 países o regiones, utilizando observatorios financiados por agencias e instituciones de todo el mundo. Las observaciones se desarrollaron desde finales de marzo hasta mediados de abril de 2017.

“Este increíble conjunto de observaciones incluye muchos de los mejores telescopios del mundo”, dijo el coautor Juan Carlos Algaba de la Universidad de Malaya en Kuala Lumpur, Malasia. “Este es un ejemplo maravilloso del trabajo de astrónomos unidos desde todo el planeta buscando conocimiento científico”.

Los primeros resultados muestran que la intensidad de la radiación electromagnética producida por el material alrededor del agujero negro supermasivo de M87, fue la más baja jamás vista. Esto presentó las condiciones ideales para estudiar el agujero negro desde regiones cercanas al horizonte de eventos, hasta decenas de miles de años luz de distancia.

La combinación de datos de estos telescopios y observaciones del EHT actuales (y futuras) permitirá a los científicos llevar a cabo importantes líneas de investigación en algunos de los campos de estudio más importantes y desafiantes de la astrofísica. Por ejemplo, los científicos planean utilizar estos datos para mejorar las pruebas de la teoría de la relatividad general de Einstein. Actualmente, los principales obstáculos para estas pruebas son las incertidumbres sobre el material que gira alrededor del agujero negro que se expulsa en chorros, en particular las propiedades que determinan la luz emitida.

Una cuestión relacionada que se aborda en el estudio de hoy, se refiere al origen de las partículas energéticas llamadas “rayos cósmicos”, que bombardean continuamente la Tierra desde el espacio exterior. Sus energías pueden ser un millón de veces más altas que las que se pueden producir en el acelerador de partículas más potente de la Tierra, el Gran Colisionador de Hadrones. Se cree que los enormes chorros lanzados desde los agujeros negros, como los que se muestran en las imágenes, son la fuente más probable de rayos cósmicos de mayor energía, pero hay muchas preguntas sobre los detalles, incluidas las ubicaciones precisas donde las partículas se aceleran. Debido a que los rayos cósmicos producen luz a través de sus colisiones, los rayos gamma de mayor energía pueden identificar esta ubicación, y el nuevo estudio indica que estos rayos gamma probablemente no se produzcan cerca del horizonte de sucesos, al menos no en 2017. Un factor clave para resolver este debate será la comparación de las observaciones de 2018 y los nuevos datos que se recopilarán esta semana.

“Comprender la aceleración de partículas es realmente fundamental para comprender tanto la imagen del EHT como los chorros, en todos sus ‘colores’”, dijo la coautora Sera Markoff, de la Universidad de Ámsterdam. “Estos chorros logran transportar la energía liberada por el agujero negro a distancias más grandes que la galaxia anfitriona. Nuestros resultados nos ayudarán a calcular la cantidad de energía transportada y el efecto que tienen los chorros del agujero negro en su entorno “.

La publicación de este nuevo tesoro de datos coincide con la observación actual del EHT en 2021, que aprovecha una gran variedad de antenas de radio a nivel mundial, la primera desde 2018. La observación del año pasado se canceló debido a la pandemia de COVID-19, y el año anterior se suspendió debido a problemas técnicos imprevistos. Esta misma semana, los astrónomos del EHT están apuntando nuevamente al agujero negro supermasivo en M87, el de nuestra galaxia (llamado Sagitario A *), junto con varios agujeros negros más distantes durante seis noches. En comparación con 2017, la matriz se ha mejorado al agregar tres radiotelescopios más: el Telescopio Greenland, el Telescopio Kitt Peak de 12 metros en Arizona y el NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA) en Francia.

“La publicación de estos datos, combinada con la reanudación de la observación y el EHT mejorado, sabemos que traerá muchos resultados nuevos e interesantes en el horizonte”, dijo el coautor Mislav Baloković de la Universidad de Yale.

Así descubrirá agujeros negros solitarios el Roman Space Telescope de la NASA

Esta imagen representa el concepto de microlente gravitacional con un agujero negro.
Crédito: Laboratorio de imágenes conceptuales del Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA.

“Los astrónomos han identificado unos 20 agujeros negros de masa estelar hasta ahora en la Vía Láctea, y todos tienen un compañero al que podemos ver”, dijo Kailash Sahu, astrónomo del Space Telescope Science Institute, en Baltimore. “Muchos científicos, incluido yo mismo, hemos pasado años tratando de encontrar agujeros negros independientes utilizando otros telescopios. Es emocionante que con el Roman Space Telescope finalmente sea posible “.

Creando un agujero negro

Las estrellas parecen balizas eternas, pero cada una nace con un suministro limitado de combustible. Las estrellas pasan la mayor parte de sus vidas convirtiendo el hidrógeno de sus centros en helio, lo que genera una enorme cantidad de energía. Este proceso, llamado fusión nuclear, es como una explosión controlada: un juego de tira y afloja finamente equilibrado entre la presión exterior y la gravedad.

Pero a medida que el combustible de una estrella se va agotando y la fusión se ralentiza, la gravedad se impone y el núcleo de la estrella se contrae. Esta presión hacia el interior calienta el núcleo y provoca una nueva etapa de fusión, que produce tanta energía, que las capas externas de la estrella se expanden. La estrella aumenta de tamaño, su superficie se enfría y se convierte en una gigante roja o supergigante.

El tipo de cadáver estelar resultante depende de la masa de la estrella. Cuando una estrella similar al Sol se queda sin combustible, normalmente expulsa sus capas externas, y solo queda un pequeño núcleo caliente llamado enana blanca. La enana blanca se desvanecerá con el tiempo. A nuestro Sol le quedan unos cinco mil millones de años de combustible.

Las estrellas más masivas se calientan más, por lo que gastan su combustible más rápido. Por encima de unas ocho veces la masa del Sol, la mayoría de las estrellas están condenadas a morir en explosiones cataclísmicas llamadas supernovas antes de convertirse en agujeros negros. Las estrellas con masas tan altas pueden saltarse el paso de la explosión y colapsar directamente en agujeros negros.

Los núcleos de estas estrellas masivas colapsan hasta el punto en el que sus protones y electrones se fusionan para formar neutrones. Si lo que queda de núcleo tiene aproximadamente tres masas solares, el colapso se detiene en ese punto, conformando una estrella de neutrones.

Si lo que queda del núcleo tiene másde tres masas solares, ni siquiera los neutrones pueden soportar la presión y el colapso continúa hasta formar un agujero negro.

Millones de estrellas masivas han pasado ya por este proceso y sus restos están presentes por toda la galaxia como agujeros negros. Los astrónomos creen que debería haber alrededor de 100 millones de agujeros negros de masa estelar en nuestra galaxia, pero solo hemos podido detectarlos cuando modifican significativamente su entorno. Los astrónomos pueden deducir la presencia de un agujero negro cuando se forman discos de acreción calientes y brillantes a su alrededor, o cuando ven estrellas en órbita alrededor de un objeto masivo pero invisible.

“Roman revolucionará nuestra búsqueda de agujeros negros porque nos ayudará a encontrarlos incluso cuando no haya nada cerca”, dijo Sahu. “La galaxia debería estar llena de estos objetos”.

Viendo lo invisible

Roman utilizará principalmente una técnica llamada microlente gravitacional para descubrir planetas más allá de nuestro sistema solar. Cuando un objeto masivo, como una estrella, cruza frente a una estrella más lejana desde nuestro punto de vista, la luz de la estrella más lejana se doblará a medida que viaja a través del espacio-tiempo curvo alrededor de la más cercana.

El resultado es que la estrella más cercana actúa como una lente natural, aumentando la luz de la estrella de fondo. Los planetas que orbitan alrededor de la estrella de la lente pueden producir un efecto similar en una escala más pequeña.

Además de hacer que una estrella distante se observe con más luminosidad, un objeto con lente más masivo puede deformar tanto el espacio-tiempo que puede llegar a alterar notablemente la ubicación aparente de la estrella distante en el firmamento. Este cambio de posición, llamado microlente astrométrico, es extremadamente pequeño: solo alrededor de un milisegundo de arco. Usando la exquisita resolución espacial del Roman Space Telescope para detectar un movimiento aparente tan pequeño, (el signo revelador de la existencia de un agujero negro masivo) los astrónomos podrán cuantificar la masa, la distancia y el movimiento del agujero negro a través de la galaxia.

Las señales de microlente son tan raras que los astrónomos necesitan monitorear cientos de millones de estrellas durante largos períodos de tiempo para poder capturarlas. Los observatorios deben poder rastrear la posición y el brillo de la estrella de fondo de manera extremadamente precisa, algo que solo se puede hacer fuera de la atmósfera de la Tierra. La ubicación del Roman Space Telescope en el espacio y su enorme campo de visión, nos brindarán la mejor oportunidad hasta ahora para calcular la población de agujeros negros de nuestra galaxia.

“Los agujeros negros de masa estelar que hemos descubierto en sistemas binarios tienen propiedades extrañas en comparación con lo que esperábamos”, dijo Sahu. “Son unas 10 veces más masivos que el Sol, pero creemos que deberían abarcar un rango mucho más amplio de entre tres y 80 masas solares. Al realizar un censo de estos objetos, el Roman Space Telescope nos ayudará a comprender mejor la agonía de las estrellas “.

El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman se administra en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la participación del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA y Caltech / IPAC en el Sur de California, el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, y un equipo científico compuesto por científicos de varios instituciones de investigación. Los principales socios industriales son Ball Aerospace and Technologies Corporation en Boulder, Colorado, L3Harris Technologies en Melbourne, Florida y Teledyne Scientific & Imaging en Thousand Oaks, California.

El primer vuelo del Mars Helicopter retrasado hasta, al menos, el 14 de abril

El helicóptero Ingenuity de la NASA desbloqueó las palas del rotor, lo que les permitió girar libremente, el 7 de abril de 2021, el día número 47 de la misión. Crédito: NASA / JPL-Caltech / ASU.

Según los datos que llegaron a última hora de la noche del viernes, del helicóptero Ingenuity Mars, la NASA ha decidido reprogramar el primer vuelo experimental para no antes del 14 de abril.

El viernes, durante una prueba de giro de alta velocidad de los rotores, la secuencia de comando que controlaba la prueba terminó antes de lo previsto debido a la expiración del temporizador de “vigilancia”. Esto ocurrió cuando intentaba cambiar el ordenador de vuelo del modo “Prevuelo” al modo “Vuelo”. El helicóptero está seguro y en buen estado y comunicó su conjunto completo de telemetría a la Tierra.

El temporizador de vigilancia supervisa la secuencia de comandos y alerta al sistema de cualquier problema potencial. Ayuda al sistema a mantenerse seguro al no continuar si se observa un problema y funcionar según lo planeado.

El equipo del helicóptero está revisando la telemetría para diagnosticar y comprender el problema. Después, reprogramarán la prueba de alta velocidad.

La NASA selecciona ideas tecnológicas innovadoras para ayudar a su desarrollo

Ilustración de una idea de radiotelescopio dentro de un cráter de la Luna. El concepto de etapa inicial se está estudiando con fondos de subvenciones del programa Innovative Advanced Concepts de la NASA, aunque no es una misión de la NASA.
Crédito: Vladimir Vustyansky.

El proyecto de JPL de ubicar un radiotelescopio en un cráter lunar se encuentra entre loas ideas que se han seleccionado para ofrecer una mayor investigación y desarrollo.

La NASA anima a los investigadores a desarrollar y estudiar enfoques inesperados para viajar, comprender y explorar el espacio. Para promover estos objetivos, la agencia ha seleccionado siete estudios para usar fondos adicionales (en total de 5 millones de dólares) del programa Innovative Advanced Concepts de la NASA (NIAC). Los investigadores seleccionados recibieron previamente, al menos un premio NIAC relacionado con sus propuestas.

“La creatividad es clave para la exploración espacial futura, y el fomento de ideas revolucionarias que hoy pueden parecer extravagantes, nos preparará para nuevas misiones y nuevos enfoques de exploración en las próximas décadas”, dijo Jim Reuter, administrador asociado de la Space Technology Mission Directorate (STMD) de la NASA.

La NASA seleccionó las propuestas a través de un proceso de revisión por duplicado, que evalúa la innovación y la viabilidad técnica. Todos los proyectos se encuentran todavía en las primeras etapas de desarrollo, y la mayoría requiere una década o más maduración tecnológica. Por el momento, no se consideran misiones oficiales de la NASA.

Entre los estudios se encuentra un proyecto de detección de neutrinos, que recibirá una subvención del NIAC de 2 millones de dólares, para desarrollar la tecnología durante dos años. Los neutrinos son una de las partículas más abundantes del universo, pero su estudio es un desafío ya que rara vez interactúan con la materia. Por ello, para poder detectarlos, serían necesarios detectores terrestres muy complejos y sensibles. Nikolas Solomey de la Universidad Estatal de Wichita en Kansas, propone algo diferente: un detector de neutrinos ubicado en el espacio.

“Los neutrinos son una herramienta para obtener información del interior de las estrellas, y un detector espacial podría ofrecer una nueva ventana a la estructura de nuestro Sol e incluso de nuestra galaxia”, dijo Jason Derleth, ejecutivo del programa NIAC. “Un detector que orbitara cerca del Sol podría revelar la forma y el tamaño del hono de su núcleo. O, yendo en la dirección opuesta, esta tecnología podría detectar neutrinos provenientes de estrellas ubicadas en el centro de nuestra galaxia ”.

La investigación anterior de Solomey del NIAC mostró que la tecnología podría funcionar en el espacio, exploró diferentes rutas de vuelo y desarrolló un prototipo inicial del detector de neutrinos. Con la subvención de la Fase III, Solomey preparará un detector que podría probarse en un CubeSat.

Además, seis investigadores recibirán 500.000 dólares, cada una, para realizar estudios de NIAC de Fase II por un tiempo de hasta dos años.

Jeffrey Balcerski, del Instituto Aeroespacial de Ohio en Cleveland, continuará trabajando en un enfoque de “enjambre” de pequeñas naves espaciales para estudiar la atmósfera de Venus. La idea combina sensores en miniatura, electrónica y comunicaciones en plataformas a la deriva, para realizar alrededor de nueve horas de operaciones en las nubes de Venus. Las simulaciones de alta fidelidad de despliegue y vuelo desarrollarán aún más el diseño.

Saptarshi Bandyopadhyay, tecnólogo en robótica del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, continuará investigando la viabilidad de un radiotelescopio dentro de un cráter en el lado opuesto de la Luna. Su objetivo es diseñar una malla de alambre que los pequeños robots trepadores puedan desplegar para formar un gran reflector parabólico. El estudio en la Fase II, también se centrará en perfeccionar las capacidades del telescopio y varios enfoques de misión.

Kerry Nock, de Global Aerospace Corporation en Irwindale, California, desarrollará una posible forma de aterrizar en Plutón y otros cuerpos celestes con atmósferas de baja presión. La idea se basa en un desacelerador grande y liviano que se infle a medida que se acerca a la superficie. Nock abordará la viabilidad de la tecnología, incluidos los componentes más arriesgados, y establecerá su desarrollo general.

Artur Davoyan, profesor asistente de la Universidad de California en Los Ángeles, estudiará CubeSats solares para explorar el sistema solar y el espacio interestelar. Davoyan fabricará y probará materiales ultraligeros capaces de soportar temperaturas extremas e investigará dos conceptos de misión.

Lynn Rothschild, científica del Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley de California, estudiará más a fondo las formas de cultivar estructuras, tal vez para futuros hábitats espaciales, a partir de hongos. Esta fase de investigación se basará en técnicas anteriores de producción, fabricación y prueba de micelios. Rothschild, junto con un equipo internacional, probará diferentes hongos, condiciones de crecimiento y tamaño de poro de pequeños prototipos, en condiciones ambientales relevantes para la Luna y Marte. La investigación también evaluará las potenciales aplicaciones en Tierra.

Peter Gural de Trans Astronautica Corporation en Lakeview Terrace, California, investigará un proyecto de misión para encontrar pequeños asteroides más rápido que los métodos de estudio actuales. Una constelación de tres naves espaciales utilizaría cientos de pequeños telescopios y procesamiento de imágenes para realizar una búsqueda coordinada de estos objetos.

NIAC apoya ideas de investigación visionarias a través de múltiples fases progresivas de estudio. En febrero de 2021, la NASA comunicó 16 nuevas selecciones de propuestas de Fase I del NIAC. STMD financia el NIAC y es responsable de desarrollar las nuevas tecnologías y capacidades transversales que necesita la agencia para lograr sus misiones actuales y futuras.

La misión NICER encuentra un aumento de rayos X en las emisiones de radio del Púlsar de la Nebulosa del Cangrejo

La Nebulosa del Cangrejo, es una nube de escombros en expansión, de seis años luz de ancho, provocada por la explosión de una supernova. En su interior, alberga una estrella de neutrones que gira 30 veces por segundo y se encuentra entre los púlsares más brillantes del cielo, en longitudes de onda de radio y rayos X. Este compuesto de imágenes del telescopio espacial Hubble, muestra diferentes gases expulsados en la explosión: el azul indica oxígeno neutro, el verde azufre individualmente ionizado y el rojo oxígeno doblemente ionizado.
Crédito: NASA, ESA, J. Hester y A. Loll (Universidad Estatal de Arizona).

Una colaboración científica que utiliza datos del telescopio NICER de la NASA en la Estación Espacial Internacional, ha descubierto ráfagas de rayos X acompañando a las emisiones de radio del púlsar ubicado en la Nebulosa del Cangrejo. El descubrimiento indica que estas explosiones (llamadas pulsos de radio gigantes), liberan mucha más energía de lo que se sospechaba hasta entonces.

Las observaciones de NICER (Neutron star Interior Composition Explorer) de la NASA muestran chorros de rayos X vinculados a los pulsos de radio del púlsar del Cangrejo.
Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA.

Un púlsar es un tipo de estrella de neutrones que gira rápidamente, con un núcleo comprimido del tamaño de una ciudad, generada como consecuencia de la explosión de una estrella en supernova. Una estrella de neutrones joven y aislada puede girar docenas de veces por segundo, y su campo magnético asociado al giro alimenta haces de ondas de radio, luz visible, rayos X y rayos gamma. Si estos rayos “apuntan” hacia la Tierra, los astrónomos pueden observan esos pulsos de emisión y clasifican al objeto como un púlsar.

“De más de 2.800 púlsares catalogados, el pulsar del Cangrejo es uno de los pocos que emiten pulsos de radio gigantes, que ocurren esporádicamente y pueden ser cientos o miles de veces más brillantes que los pulsos comunes”, dijo el científico jefe Teruaki Enoto del RIKEN Cluster for Pioneering Research en Wako, prefectura de Saitama, Japón. “Después de décadas de observaciones, solo se ha demostrado que el púlsar en la Nebulosa del Cangrejo aumenta sus pulsos de radio gigantes, en emisiones de otras partes del espectro”.

El nuevo estudio (que aparece en la edición del 9 de abril de Science ya está disponible online) analizó la cantidad de datos de radio y rayos X de un púlsar más grande de la historia. Multiplica miles de veces el rango de energía observado asociado con este fenómeno.

Situada a unos 6.500 años luz de distancia en la constelación de Tauro, la Nebulosa del Cangrejo y su púlsar, se formaron como consecuencia de una supernova, cuya luz llegó a la Tierra en julio de 1054. La estrella de neutrones gira 30 veces por segundo, y en longitudes de onda de radio y rayos X se encuentra entre los púlsares más brillantes del cielo.

Entre agosto de 2017 y agosto de 2019, Enoto y sus colegas usaron NICER para observar repetidamente el pulsar del Cangrejo en rayos X, con energías de hasta 10.000 electronvoltios (miles de veces la de la luz visible). Mientras NICER observaba, el equipo también estudió el objeto utilizando uno dos radiotelescopios terrestres de Japón: la antena de 34 metros en el Kashima Space Technology Center y la antena de 64 metros del Usuda Deep Space Center, de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón, ambos operando a una frecuencia de 2 gigahercios.

Entre 2017 y 2019 NICER de la NASA y los radiotelescopios de Japón, estudiaron el púlsar del cangrejo simultáneamente. En esta visualización, que representa solo 13 minutos de observaciones de NICER, se trazan millones de rayos X en relación con la fase de rotación del púlsar, centrándose en la emisión de radio más fuerte. Para mayor claridad, se muestran dos rotaciones completas. A medida que los haces de púlsar recorren nuestra línea de visión, producen dos picos por cada rotación, y el más brillante se asocia con un mayor número de pulsos de radio gigantes. Por primera vez, los datos de NICER muestran un ligero aumento en la emisión de rayos X asociada con estos eventos.
Créditos: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Enoto et al. 2021.

El conjunto de datos combinado les dio a los investigadores casi un día y medio de recepción simultánea de rayos X y radio. En total, capturaron la actividad de 3,7 millones de rotaciones del púlsar y obtuvieron aproximadamente 26.000 pulsos de radio gigantes.

Los pulsos gigantes brotan rápidamente, aumentan en millonésimas de segundo y ocurren de manera impredecible. Sin embargo, cuando ocurren,tienen un patrón perfectamente regular.

NICER registra el tiempo de llegada de cada rayo X que detecta en 100 nanosegundos, esta precisión del tiempo del telescopio, no es su única ventaja para este estudio.

El equipo de Enoto combinó todos los datos de rayos X que coincidieron con pulsos de radio gigantes, revelando un aumento de rayos X de aproximadamente un 4%, que ocurrieron en sincronía con ellos. Es notablemente similar al aumento del 3% en la luz visible también asociado con el fenómeno, que se descubrió en 2003. Comparando la diferencia de brillo entre los pulsos regulares y gigantes del Cangrejo, los cambios son notablemente pequeños y suponen un desafío para que los modelos teóricos nos los expliquen.

Las mejoras sugieren que los pulsos gigantes son una manifestación de procesos subyacentes que producen emisiones que abarcan todo el espectro electromagnético, desde radio hasta rayos X. Debido a que los rayos X concentran millones de veces la fuerza de las ondas de radio, incluso un pequeño aumento supone una gran contribución de energía. Los investigadores concluyen que la energía total emitida asociada con un pulso gigante es, de decenas a cientos de veces mayor, que la que se había estimado previamente básandose en datos ópticos y de radio.

“Todavía no entendemos cómo o dónde los púlsares producen su compleja y amplia emisión, y es gratificante haber contribuido con otra pieza al rompecabezas de las múltiples longitudes de onda de estos fascinantes objetos”, dijo Enoto.

NICER es una Misión de Oportunidad de Astrofísica dentro del programa Explorers de la NASA, que aporta oportunidades para investigaciones científicas a nivel mundial desde el espacio, utilizando enfoques de gestión innovadores, optimizados y eficientes dentro de las áreas de ciencia heliofísica y astrofísica. La Dirección de Misión de Tecnología Espacial de la NASA apoya el componente SEXTANT de la misión, demostrando la navegación de naves espaciales basadas en púlsares.

NASA certifica un nuevo sistema de control para el lanzamiento de Artemis I

Los miembros del equipo de lanzamiento de Artemis I participaron en una simulación de cuenta atrás en de la Sala Launch Control Center’s Firing Room 1, en el Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida, el 3 de febrero de 2020. Un equipo de casi 100 ingenieros de Orion, Space Launch System y Exploration Ground Systems trabajaron en una serie de desafíos simulados, así como en un procedimiento de cuenta atrás para el lanzamiento. Artemis I será el primer vuelo que integrará la nave espacial Orion y el cohete SLS, el sistema transportará a la primera mujer y al próximo hombre a la Luna.
Créditos: NASA / Kim Shiflett.
La directora de lanzamiento de la NASA, Charlie Blackwell-Thompson, sigue las operaciones desde su consola en la Firing Room 1, del Centro de control de lanzamiento del Kennedy Space Center durante la primera simulación de cuenta atrás para el lanzamiento de Artemis I. El cohete Space Launch System y la nave espacial Orion, llevarán a los astronautas más allá de la órbita terrestre baja, a destinos como la Luna y Marte.
Créditos: NASA / Cory Huston.

Cuando el cohete del Space Launch System (SLS) de la NASA con la nave espacial Orion despeguen del Centro Espacial Kennedy, en Florida, con la misión Artemis I, la cantidad de datos que generará el cohete, la nave espacial y el equipo de apoyo terrestre, será de aproximadamente 100 megabytes por segundo. El volumen y la velocidad de esta información, exige un sistema informático complejo y robusto capaz de procesar y facilitar esos datos al equipo de lanzamiento y a los sistemas de la misión correspondientes, todo en tiempo real.

Ese software y hardware, llamado sistema de comando y control de la nave espacial (SCCS), se está certificando para su uso en Artemis I. Shawn Quinn, director de Ingeniería de la NASA, y la Junta de Revisión de Certificación de Diseño de Ingeniería del Kennedy Space Center, autorizó el sistema tras los resultados de la última revisión de certificación de diseño para SCCS.

Este sistema es el centro electrónico donde la información que viaja hacia y desde la etapa central de SLS, la etapa de propulsión criogénica provisional (ICPS) del cohete, Orion, los sistemas terrestres y los operadores dentro de la Firing Room convergen. Durante la carga y el lanzamiento, el software procesará hasta 575.000 cambios por segundo.

“Estaremos volando tres vehículos simultáneamente (la nave espacial Orion, la ICPS y la etapa central SLS), el SCCS necesitará poder comunicarse con los tres al mismo tiempo”, dijo Mike Van Houten, gerente de proyectos del sistema de organización del Command, Control and Communications dentro de EGS. “Mientras estamos ‘hablando’ con la nave espacial y los vehículos, también recibiremos datos de los sistemas terrestres desde Kennedy”.

“Dar sentido a esa cantidad de datos es tan complejo como administrar de manera eficiente los movimientos, en tiempo real, de cientos de miles de personas dentro de una gran área metropolitana”, dijo Van Houten.

“Cada bit de datos de telemetría que proviene de una interfaz diferente, es como una persona que llega a la ciudad a través de un avión, tren, automóvil, autobús o ferry”, explicó. “Al igual que cada persona, cada bit de datos debe llegar a un destino único, ya sea a una pantalla, a una aplicación o a una grabación. Y todos los movimientos deben estar sincronizados para que los datos lleguen exactamente a su lugar en el menor plazo de tiempo posible “.

Toda esta información, figura en las pantallas que se muestran en las consolas de la Firing Room 1 y la Firing Room 2 del Centro de Control de Lanzamiento de Kennedy, lo que permite a los operadores, que las decisiones de cómo continuar la actividad en curso, se basen en múltiples datos.

Los miembros del equipo de lanzamiento de Artemis I participan en una simulación de cuenta atrás en la Sala de Tiro 1 del Centro de Control de Lanzamiento del Centro Espacial Kennedy de la NASA en Florida, el 3 de febrero de 2020.
Créditos: NASA / Kim Shiflett.

El SCCS se desarrolló específicamente para administrar las operaciones de procesamiento y lanzamiento de las misiones Artemis. A medida que Artemis comenzó a tomar forma, el equipo de Exploration Ground Systems (EGS) de la NASA y su contratista principal, Jacobs, han trabajado por desarrollar un sistema robusto y actualizado.

La certificación supone el final del desarrollo del sistema y el comienzo del inicio de la fase de “mantenimiento” del proyecto. Continuando en esta línea de progreso, las simulaciones de cuenta atrás y lanzamiento realizadas por el equipo de EGS-Jacobs ayudarán a capacitar al equipo de lanzamiento y afinar el SCCS.

Durante estas simulaciones, los operadores revisan las listas de verificación previas al lanzamiento, para practicar los procedimientos de despegue y ascenso. Algunas simulaciones se enfocan en operaciones específicas, mientras que otras guían al equipo a través de partes críticas globales de la cuenta atrás del lanzamiento. Cada ensayo permite al equipo recopilar datos muy valiosos para afinar cada vez un poco más el sistema.

“Los equipos de rendimiento e ingeniería del sistema de SCCS evalúan los datos después de cada simulación para garantizar que el sistema esté funcionando según las especificaciones y que no se hayan desencadenado errores inesperados”, dijo Van Houten. “Esto, proporciona al equipo de SCCS un foco del punto en el que tenemos que trabajar antes del próximo simulacro u operación”.

Las lecciones aprendidas de la simulación del lanzamiento del Artemis I sin tripulación, ayudarán a los desarrolladores de SCCS a identificar el proceso, el rendimiento y los cambios técnicos necesarios para las misiones futuras. Los desarrolladores se centrarán en captar los nuevos requisitos y las expectativas de las partes interesadas. Esta información ayudará a los desarrolladores de SCCS a realizar actualizaciones del sistema para respaldar la prueba de vuelo tripulada de Artemis II y futuras misiones.

Bajo el programa Artemis, la NASA está liderando el camino en la exploración humana del espacio profundo con misiones cada vez más complejas para explorar la Luna y prepararse para futuras misiones tripuladas a Marte.

Buscando vida en las cortezas heladas de mundos oceánicos

Durante las pruebas de campo en 2019 cerca de la estación Summit de Groenlandia, en una estación de observación remota a gran altura, el instrumento WATSON se puso a prueba para buscar signos de vida o biofirmas, a 110 metros de profundidad. El elemento que sostiene el taladro asoma por la parte superior de la cúpula de la carpa.
Crédito: NASA / JPL-Caltech.

La técnica para escanear rocas de Marte en busca de fósiles microscópicos de vida antigua, se está utilizando también para buscar microbios en el hielo profundo de Encelado, Titán y Europa.

Mucho antes de que el rover Perseverance de la NASA aterrizara en el Planeta Rojo el 18 de febrero, ya se había establecido uno de los objetivos de la misión de más alto nivel: buscar signos de vida antigua en la superficie marciana. De hecho, las técnicas utilizadas por uno de los instrumentos científicos a bordo del rover, podrían tener aplicaciones en las lunas de Saturno, Encelado y Titán, así como en la luna de Júpiter, Europa.

“Perseverance buscará sobre una lista de minerales, compuestos orgánicos y otros compuestos químicos que puedan revelar que la vida microbiana se desarolló en Marte en el pasado”, dijo Luther Beegle, investigador principal de la exploración de entornos habitables de Mars 2020 con el instrumento SHERLOC. “Pero la tecnología detrás de SHERLOC que buscará vida pasada en las rocas marcianas es altamente adaptativa y también puede usarse para buscar microbios vivos y los componentes químicos fundamentales para la vida, en el hielo profundo de las lunas de Saturno y Júpiter”.

Se cree que Encelado, Europa e incluso la nebulosa luna Titán esconden vastos océanos de agua líquida debajo de sus gruesas cortezas heladas, que pueden contener compuestos químicos asociados con procesos biológicos. Estos ambientes son muy diferentes al ambiente del Marte moderno. Si existe vida microbiana en esas aguas, los científicos también pueden encontrar pruebas de ella en el hielo. Pero, ¿cómo se puede encontrar esa evidencia, si está encerrada en lo profundo del hielo?

WATSON, el instrumento en forma de tubo de 1,2 metros de largo se está desarrollando en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California. Se ha acoplado a la Planetary Deep Drill de Honeybee Robotics, y esta combinación se probó en el frío extremo del hielo de Groenlandia, exitosamente.

Una versión más pequeña de WATSON podría viajar algún día a bordo de una futura misión robótica para explorar el potencial de habitabilidad de una de estas enigmáticas lunas. El instrumento escanearía el hielo en busca de biofirmas, que son moléculas orgánicas creadas por procesos biológicos. Si detectara alguno, se podría ingeniar una versión futura de WATSON, con capacidad adicional para recolectar hielo de la pared resultante de la perforación realizada con el taladro y de esta forma, poder estudiar esa muestra posteriormente.

Durante la prueba de campo, WATSON y su taladro adjunto se introdujeron hasta 110 metros de profundidad. En esta foto, la ventana óptica de WATSON permite que el instrumento “vea” las paredes del agujero perforado.
Crédito: NASA / JPL-Caltech.

Al utilizar la espectroscopia Raman para analizar los materiales en su ubicación de origen, en lugar de recuperar inmediatamente muestras de hielo y luego estudiarlas en la superficie, el instrumento proporcionaría a los científicos información adicional sobre estas muestras.

“Sería genial si primero estudiáramos cómo se ven estas muestras en su entorno natural antes de recogerlas y mezclarlas en una suspensión para analizarlas”, dijo Mike Malaska, astrobiólogo de JPL y científico principal de WATSON. “Esta es la razón por la que estamos desarrollando este instrumento no invasivo para su uso en entornos helados: obtener una imagen en el hielo e identificar grupos de compuestos orgánicos, tal vez incluso microbios, que puedan ser estudiados antes de analizarlos en profundidad, sin que perdamos su contexto nativo o modifiquemos su estructura”.

Aunque WATSON usa la misma técnica que SHERLOC de Perseverance, existen diferencias. Por un lado, SHERLOC analizará rocas y sedimentos marcianos para buscar signos de vida microbiana pasada que puedan ser recolectados y devueltos a la Tierra por misiones futuras para un estudio más profundo. Y SHERLOC no perforará agujeros. Otra herramienta tiene esa función.

Pero ambos dependen de un espectrómetro y un láser ultravioleta profundo, y donde el instrumento de hielo de WATSON tiene un generador de imágenes para observar la textura y las partículas en la pared de ese hielo, el instrumento SHERLOC de Perseverance está unido a una cámara de alta resolución que realiza fotografías cercanas de texturas de las rocas para respaldar sus observaciones. Esa cámara comparte el mismo nombre que el prototipo de exploración del hielo: WATSON. En este caso, sin embargo, el acrónimo significa sensor topográfico gran angular para operaciones e ingeniería (Wide Angle Topographic Sensor for Operations and eNgineering).

Encelado en la Tierra

Así como SHERLOC se sometió a pruebas exhaustivas en la Tierra antes de ir a Marte, también debe hacerlo WATSON antes de ser enviado al sistema solar exterior. Para ver cómo podría funcionar el instrumento en la corteza helada de Encelado y reaccionar a las extremadamente bajas temperaturas de esta luna, el equipo de WATSON eligió Groenlandia como un “análogo en la Tierra” para realizar las pruebas de campo del prototipo, durante un estudio en 2019.

En la Tierra disponemos de ubicaciones con características similares a las de otros lugares de nuestro sistema solar. En el caso de Groenlandia, el entorno del centro, más alejado de la costa, se parece a la superficie de Encelado, donde los materiales oceánicos brotan de los prolíficos respiraderos de la pequeña luna. De la misma manera, el hielo del borde de los glaciares de Groenlandia cerca de la costa, puede servir como un análogo de la corteza helada, profunda y deformada de Europa.

WATSON realizó este mapa de fluorescencia de un pozo a una profundidad de 93,8 metros en el hielo de Groenlandia. El panel de la izquierda muestra manchas nebulosas de biofirmas, y el panel de la derecha muestra una versión coloreada, agrupando productos químicos orgánicos similares.
Crédito: NASA / JPL-Caltech.

Durante el estudio de exploración de un pozo existente cerca de Summit Station, una estación de observación remota de gran altura en Groenlandia, puso a prueba el instrumento. Mientras descendía más de 100 metros, WATSON usó su láser UV para iluminar las paredes del hielo, haciendo que algunas moléculas brillaran. Luego, el espectrómetro midió su tenue brillo para brindarle al equipo una idea de su estructura y composición.

Si bien encontrar firmas biológicas en la capa de hielo de Groenlandia no fue una sorpresa (después de todo, las pruebas fueron en la Tierra), el mapeo de su distribución a lo largo de las paredes del pozo profundo, planteó nuevas incógnitas sobre cómo estas características llegaron al lugar donde residen. El equipo descubrió que los microbios en las profundidades del hielo tienden a agruparse en manchas, no en capas como esperaban inicialmente.

“Creamos mapas mientras WATSON escaneaba los lados del pozo y los puntos calientes agrupados de azules, verdes y rojos, todos representando diferentes tipos de material orgánico”, dijo Malaska. “Y lo que me resultó interesante fue que la distribución de estos puntos de acceso era prácticamente la misma en todos los lugares en los que miramos: no importó si el mapa se creó a 10 o 100 metros de profundidad, las pequeñas manchas compactas estaban allí “.

Al medir las firmas espectrales de estos puntos calientes, el equipo identificó colores consistentes en hidrocarburos aromáticos (algunos que pueden provenir de la contaminación del aire), ligninas (compuestos que ayudan a construir paredes celulares en las plantas) y otros materiales producidos biológicamente (como complejos orgánicos ácidos que también se encuentran en los suelos). Además, el instrumento registró firmas similares al brillo producido por grupos de microbios.

Hay más pruebas por hacer, en otros lugares análogos de la Tierra que se asemejen a las condiciones de otras lunas heladas, pero el equipo se sintió alentado por la sensibilidad de WATSON a una variedad tan amplia de biofirmas. “Esta alta sensibilidad sería útil en misiones a mundos oceánicos, donde se desconoce la distribución y densidad de posibles biofirmas”, dijo Rohit Bhartia, investigador principal de WATSON e investigador principal adjunto de SHERLOC, del Photon Systems en Covina, California. “Si tuviéramos que recolectar una muestra aleatoria, es probable que nos perdiéramos cosas muy interesantes, pero a través de nuestras primeras pruebas de campo, podemos comprender mejor la distribución de sustancias orgánicas y microbios en el hielo terrestre que nos sirve de ayuda para realizar perforaciones en la corteza de Encelado”.

Los resultados de la prueba de campo se publicaron en la revista Astrobiology en el otoño de 2020 y se presentaron en la American Geophysical Union Fall Meeting 2020, el 11 de diciembre.

Se identifica un trío de enanas marrones cuya velocidad de giro puede revelar límites en las velocidades de rotación

Cuanto más rápido gira una enana marrón, más estrechas probablemente se vuelven las bandas atmosféricas de diferentes colores, como se muestra en esta ilustración. Algunas enanas marrones brillan con luz visible, pero normalmente son más brillantes en longitudes de onda infrarrojas, que son más largas de lo que pueden detectar los ojos humanos.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.

Las enanas marrones, a veces conocidas como “estrellas fallidas”, pueden girar a más de 320.000 km/h, pero puede haber un límite en la velocidad a la que pueden moverse.

Gracias a los datos obtenidos del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, los científicos han identificado a las tres enanas marrones que giran más rápido de todas las detectadas hasta el momento. Estos cuerpos son más masivos que la mayoría de los planetas, pero no lo suficientemente pesados como para encenderse como estrellas, las enanas marrones son intermedias cósmicas. Y aunque no son tan conocidas como las estrellas y los planetas para la mayoría de las personas, se cree que existen miles de millones en nuestra galaxia.

En un estudio que aparece en el Astronomical Journal, el equipo que realizó las nuevas mediciones de velocidad argumenta que estas tres muestras podrían estar acercándose a un límite de velocidad de giro, más allá del cual se romperían. Las enanas marrones que giran rápidamente tienen aproximadamente el mismo diámetro que Júpiter, pero son entre 40 y 70 veces más masivas. Cada una da una giro completo en torno a una vez por hora, mientras que las siguientes enanas marrones conocidas más rápidas giran aproximadamente una vez cada 1,4 horas; Júpiter gira una vez cada 10 horas. Esta relación en función de su tamaño implica que la más grande de las tres enanas marrones gira a más de 100 kilómetros por segundo (unos 360.000 kilómetros por hora).

Las mediciones de velocidad se realizaron utilizando datos de Spitzer, retirado desde enero de 2020 (las enanas marrones fueron descubiertas por el Two Micron All Sky Survey, o 2MASS, que funcionó hasta 2001). El equipo corroboró sus hallazgos realizando observaciones con los telescopios terrestres Gemini North y Magellan.

El Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, ha identificado la enana marrón que gira más rápido conocida hasta la fecha. Las enanas marrones son generalmente más masivas que los planetas, pero no lo suficiente como para convertirse en estrellas. Estos intermedios cósmicos abundan en toda la galaxia, pero quedan muchos misterios sobre ellos.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.

Las enanas marrones, como las estrellas o los planetas, comienzan a girar durante su formación. A medida que se enfrían y se contraen, giran más rápido, como cuando una patinadora sobre hielo que gira atrae sus brazos hacia su cuerpo. Los científicos han medido las velocidades de giro de unas 80 enanas marrones, y varían desde menos de dos horas (incluidas las tres nuevas encontradas) hasta decenas de horas.

Con tanta variedad entre las velocidades de las enanas marrones, lo que sorprendió a los autores del nuevo estudio fue que las tres enanas marrones más rápidas, tienen casi la misma velocidad de giro entre sí. Esto no se puede atribuir a que las enanas marrones se hayan formado juntas o estén en la misma etapa de su desarrollo, porque son físicamente diferentes: una es una enana marrón cálida, otra es fría y la otra templada. Dado que las enanas marrones se enfrían a medida que envejecen, las diferencias de temperatura sugieren que estas enanas marrones tienen diferentes edades.

Los autores no creen que sea una coincidencia. Opinan que los miembros del veloz trío han alcanzado un límite en la velocidad de giro, más allá del cual, una enana marrón podría romperse.

Todos los objetos giratorios generan fuerza centrípeta, que aumenta cuanto más rápido gira el objeto. En un carrusel de un parque de atracciones, esta fuerza podría amenazar con arrojar a los pasajeros de sus asientos; en el caso de estrellas y planetas, esta fuerza podría destrozar estos cuerpos. Antes de que un objeto giratorio se rompa, comenzaría a hincharse en su zona ecuatorial, deformándose debido a la presión. Los científicos llaman a esto oblación. Saturno, que gira una vez cada 10 horas al igual que Júpiter, tiene una oblación perceptible. Según los autores del estudio, teniendo en cuenta las características conocidas de las enanas marrones, es probable que tengan grados similares de oblación.

Todos los objetos que giran, desde carruseles hasta planetas, generan fuerza centrípeta. Si un planeta gira demasiado rápido, esa fuerza puede destrozarlo. Antes de que eso suceda, el planeta experimentará un “aplanamiento” o abultamiento alrededor de su sección media, como se ve en esta ilustración de una enana marrón, Júpiter y Saturno.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.

Alcanzando el límite de velocidad

Teniendo en cuenta que las enanas marrones tienden a acelerar a medida que envejecen, ¿estos objetos exceden su límite de velocidad de giro hasta romperse? En otros objetos cósmicos en rotación, como las estrellas, existen mecanismos de frenado naturales que evitan que se destruyan a sí mismos. Aún no está claro si existen mecanismos similares en las enanas marrones.

“Sería bastante espectacular encontrar una enana marrón girando tan rápido que lanzara su atmósfera al espacio”, dijo Megan Tannock, candidata a doctora de la Western University en London, Ontario y autora principal del nuevo estudio. “Pero hasta ahora, no hemos encontrado tal cosa. Creo que eso debe significar que algo está frenando a las enanas marrones antes de que lleguen a ese extremo o que, en principio, no pueden hacerlo tan rápido. El resultado de nuestro artículo implica algún tipo de límite en la tasa de rotación, pero aún no estamos seguros del motivo”.

Las enanas marrones son más masivas que la mayoría de los planetas, pero no tanto como las estrellas. En general, tienen entre 13 y 80 veces la masa de Júpiter. Una enana marrón se convierte en estrella si la presión de su núcleo aumentara lo suficiente como para iniciar la fusión nuclear.
Créditos: NASA / JPL-Caltech.

La velocidad máxima de giro de cualquier objeto está determinada no solo por su masa total, sino también por cómo se distribuye esa masa. Por eso, cuando se trata de velocidades de giro muy rápidas, comprender la estructura interior de una enana marrón se vuelve cada vez más importante: es probable que el material en el interior se mueva y se deforme de modo que podrían cambiar la rapidez con la que puede girar. Al igual que los planetas gaseosos como Júpiter y Saturno, las enanas marrones están compuestas principalmente de hidrógeno y helio.

Pero también son significativamente más densos que la mayoría de los planetas gigantes. Los científicos piensan que el hidrógeno en el núcleo de una enana marrón está bajo presiones tan fuertes que comienza a comportarse como un metal en lugar de un gas inerte: tiene electrones conductores que flotan libremente, como un conductor de cobre. Esto cambia la forma en que se conduce el calor a través del interior y, a velocidades de giro muy rápidas, también puede afectar la forma en que se distribuye la masa dentro del objeto astronómico.

“Este estado del hidrógeno, o de cualquier gas bajo una presión tan extrema, es todavía muy enigmático”, dijo Stanimir Metchev, coautor del artículo y presidente del Canada Research in Extrasolar Planets en el Institute for Earth and Space Exploration de la Western University. “Es extremadamente difícil reproducir este estado de la materia incluso en los laboratorios más avanzados de física de alta presión”.

Los físicos utilizan observaciones, datos de laboratorio y matemáticas para crear modelos de cómo deberían verse los interiores de las enanas marrones y cómo deberían comportarse, incluso en condiciones extremas. Pero los modelos actuales muestran que la velocidad máxima de giro de una enana marrón debería estar entre un 50% y un 80% más rápido que el período de rotación de una hora descrito en el nuevo estudio.

“Es posible que estas teorías aún no tengan el contexto completo”, dijo Metchev. “Es posible que entre en juego algún factor no valorado que no permita que la enana marrón gire más rápido”.

Observaciones adicionales y el trabajo teórico aún pueden revelar si existe algún mecanismo de frenado que impida que las enanas marrones se autodestruyan y si existen enanas marrones que giren aún más rápido en la oscuridad del cosmos.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, una división de Caltech, gestionó las operaciones de la misión Spitzer para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en IPAC en Caltech. Las operaciones de la nave espacial se establecieron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. El archivo de datos de Spitzer se encuentra en el Archivo de Ciencia Infrarroja en IPAC en Caltech en Pasadena, California. El Observatorio internacional Géminis es un programa del NOIRLab de la Fundación Nacional de Ciencias.

Selfie de Perseverance con Ingenuity en Marte

El rover Perseverance Mars de la NASA se hizo un selfie con el helicóptero Ingenuity, que se ve aquí a unos 3,9 metros del rover. Esta imagen fue tomada por la cámara WATSON del brazo robótico del rover el 6 de abril de 2021, día número 46, o sol, de la misión.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / MSSS.

El nuevo vehículo explorador de Marte de la NASA, usó una cámara en el extremo de su brazo robótico para tomar esta foto de sí mismo con el helicóptero Ingenuity cerca en la superficie.

El rover Perseverance Mars de la NASA se hizo un selfie con el helicóptero Ingenuity, que se ve aquí a unos 4 metros de distancia, en esta imagen del 6 de abril de 2021, el día número 46 de la misión. Perseverance capturó la imagen usando una cámara llamada WATSON (sensor topográfico gran angular para operaciones e ingeniería), parte del instrumento SHERLOC (escaneo de entornos habitables con Raman y luminiscencia para sustancias orgánicas y químicas), ubicado en el extremo del brazo robótico del rover.

El selfie de Perseverance con Ingenuity se unió a partir de 62 imágenes individuales tomadas mientras el rover apuntaba al helicóptero, y luego nuevamente mientras miraba a la cámara WATSON. Aquí, se pueden encontrar videos que explican cómo los rovers Perseverance y Curiosity de la NASA se hacen sus selfies.

Una vez que el equipo esté listo para intentar el primer vuelo, Perseverance recibirá y transmitirá a Ingenuity las instrucciones de vuelo finales de los controladores de la misión JPL. Existen varios factores que determinarán el tiempo preciso del vuelo, incluido el modelado de los patrones de viento locales, obtenidos gracias a las mediciones realizadas por el instrumento MEDA (Mars Environmental Dynamics Analyzer) a bordo del Perseverance. Ingenuity hará funcionar sus rotores a 2.537 rpm y, si todas las autocomprobaciones finales son adecuadas, despegará. Después de ascender a una velocidad de aproximadamente 1 metro por segundo, el helicóptero ascenderá a 3 metros sobre la superficie durante hasta 30 segundos. Luego descenderá y volverá a tocar la superficie marciana.

Varias horas después de que haya ocurrido el primer vuelo, Perseverance nos enviará el primer conjunto de datos de ingeniería de Ingenuity y, posiblemente, imágenes y vídeos de las cámaras de navegación del rover y Mastcam-Z, un par de cámaras con zoom. A partir de los datos descargados esa primera noche después del vuelo, el equipo de Ingenuity espera poder determinar si su primer intento de volar a Marte fue un éxito. Los resultados de las pruebas de vuelo serán discutidos por el equipo de Ingenuity en una conferencia de prensa ese mismo día.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA construyó y administra las operaciones de Perseverance e Ingenuity para la agencia. Caltech en Pasadena, California, administra JPL para la NASA. WATSON fue construido por Malin Space Science Systems (MSSS) en San Diego, y es operado conjuntamente por MSSS y JPL.

La actividad de demostración de tecnología de helicópteros en Marte cuenta con el apoyo de la Dirección de Misiones Científicas, la Dirección de Misiones de Investigación Aeronáutica y la Dirección de Misiones de Tecnología Espacial de la NASA.

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

Las misiones posteriores de la NASA, en cooperación con la ESA (Agencia Espacial Europea), enviarán naves espaciales a Marte para recolectar estas muestras selladas de la superficie y devolverlas a la Tierra para un análisis en profundidad.

La misión Mars Perseverance 2020 es parte del enfoque de exploración de la NASA de la Luna a Marte, que incluye misiones de Artemis a la Luna, que ayudarán a prepararse para la exploración humana del Planeta Rojo.

El orbitador Odyssey de la NASA cumple 20 históricos años de mapeo de Marte

Durante dos décadas, la nave espacial más longeva del Planeta Rojo ha ayudado a localizar hielo de agua, evaluar los lugares de aterrizaje y estudiar las misteriosas lunas del planeta.

La nave espacial Mars Odyssey 2001 de la NASA se lanzó el 7 de abril, hace 20 años, lo que la convierte en la nave espacial más antigua activa en el Planeta Rojo. El orbitador, que toma su nombre de la clásica novela de ciencia ficción de Arthur C. Clarke “2001: A Space Odyssey” (Clarke permitió su uso antes del lanzamiento), fue enviado para mapear la composición de la superficie marciana, proporcionando una ventana al pasado, para que los científicos pudieran reconstruir cómo evolucionó el planeta.

Pero ha hecho mucho más, ha descubierto tesoros de agua helada, ha servido como un enlace de comunicaciones crucial para otras naves espaciales y ha ayudado a allanar el camino para aterrizajes más seguros para robots y para futuros astronautas.

Veamos algunos de los muchos logros de Odyssey.
A las 11:02 a.m. EDT del 7 de abril de 2001, la multitud observó el despegue de un cohete Boeing Delta II desde la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, Florida, que transportaba la nave espacial Mars Odyssey 2001 de la NASA al espacio, para realizar un viaje de siete meses a Marte.
Créditos: NASA.
Cartografía del hielo marciano

Las dos décadas de datos de Odyssey han sido de gran ayuda para los investigadores que trabajan para determinar dónde está el hielo de agua en el planeta. Comprender el ciclo del agua en Marte, un planeta que alguna vez fue muy húmedo, como la Tierra, ofrece información sobre la forma en que ha cambiado con el tiempo: ¿Cómo se mueve el agua alrededor del planeta hoy? ¿Afecta la inclinación del planeta al lugar donde es estable el hielo? Los descubrimientos de Odyssey han ayudado a resolver esas preguntas.

“Antes de Odyssey, no sabíamos dónde se almacenaba el agua en el planeta”, dijo el científico del proyecto Jeffrey Plaut del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, que lidera la misión Odyssey. “Lo detectamos por primera vez desde la órbita y luego confirmamos que estaba allí usando el módulo de aterrizaje Phoenix”.

Los depósitos de hielo de agua serán necesarios para ayudar a los astronautas a sobrevivir en Marte y para proporcionar combustible a sus naves espaciales. (De hecho, los astronautas eran el foco de un instrumento a bordo del Odyssey (que estuvo activo hasta 2003) que medía la cantidad de radiación espacial con la que tendrían que lidiar). El orbitador encontró el hielo de agua usando su detector de espectrómetro de rayos gamma (GRS), que ha demostrado ser un cazador capaz de identificar hidrógeno cerca de la superficie. El GRS mide la cantidad de diferentes elementos en la superficie marciana y también sirve como un nodo en la interplanetary gamma-ray burst (GRB) detection network (GRB) de la NASA, que identifica las ubicaciones de las fuentes de GRB para las observaciones astronómicas de seguimiento.

Seis vistas de la luna marciana Fobos capturadas por THEMIS, en marzo de 2020. La cámara mide la temperatura de la superficie día y noche. El estudio de la termofísica de cada luna ayuda a los científicos a determinar las propiedades de los materiales en sus superficies, tal como lo hicieron con la superficie marciana.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / ASU / NAU.
¿De qué está hecho Marte?

Casi cualquier estudio de mapeo de la superficie marciana probablemente incluye datos de Odyssey. Durante muchos años, los mapas globales más completos de Marte se hicieron utilizando la cámara infrarroja de Odyssey, llamada Sistema de Imágenes de Emisión Térmica o THEMIS. La cámara mide la temperatura de la superficie día y noche, lo que permite a los científicos determinar qué materiales físicos existen, como rocas, arena o polvo. Sus datos revelan la presencia de estos materiales en función de cómo se calientan o enfrían en el transcurso de un día marciano.

Los científicos no solo han utilizado los datos para mapear las redes de los valles y los cráteres, sino que también han podido detectar areniscas, rocas ricas en hierro, sales y más; hallazgos que ayudan a dar una idea más profunda de la historia de Marte. “Es difícil estimarr cómo el mapa global THEMIS, ha llenado los vacíos de nuestro conocimiento”, dijo Laura Kerber de JPL, científica adjunta del proyecto de Odyssey.

Imágenes tomadas entre 2002 y 2004 por el generador de imágenes THEMIS de Odyssey en este mar de dunas oscuras esculpidas por el viento, cubren un área tan grande como Texas en el casquete polar norte de Marte. En esta imagen de color mejorado, las áreas más frías tienen tintes más azules, mientras que las características más cálidas se representan en amarillos y naranjas.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / ASU.
Aterrizajes más seguros

THEMIS ha enviado más de 1 millón de imágenes desde que comenzó a orbitar alrededor de Marte. Las imágenes y mapas que ha producido destacan la presencia de peligros, como características topográficas y rocas, pero también ayudan a garantizar la seguridad de los futuros astronautas al mostrar la ubicación de recursos como el hielo de agua. Esto ayuda a la comunidad científica de Marte y a la NASA, a decidir dónde enviar módulos de aterrizaje y rovers, incluido el rover Perseverance, que aterrizó el 18 de febrero de 2021.

Esta imagen de THEMIS muestra un cráter de doble cuenco. Si un meteorito se rompe en dos poco antes de golpear la superficie, la forma típica de cuenco de un cráter de impacto único, gana un gemelo. Las dos regiones circulares de la explosión se cruzan, creando una pared recta que separa el par de cráteres, mientras que las “alas” de los escombros expulsados se disparan hacia un lado. La imagen cubre un área de 13 kilómetros de ancho.
Créditos: NASA / JPL-Caltech / ASU.
Llamadas de rutina a casa

Desde el principio, Odyssey ha servido como un centro de llamadas de larga distancia para los rovers y módulos de aterrizaje de la NASA, enviando sus datos a la Tierra como parte de la Mars Relay Network. La idea del relé de Marte se remonta a la década de 1970, cuando los dos módulos de aterrizaje Viking enviaron datos e imágenes científicos a la Tierra, a través de un orbitador. Un orbitador puede transportar radios o antenas capaces de enviar más datos que una nave espacial de superficie. Pero Odyssey convirtió el proceso en una rutina cuando comenzó a transmitir datos desde y hacia los rovers Spirit y Opportunity de la NASA.

“Cuando aterrizaron los rovers gemelos, el éxito de la transmisión de datos utilizando la frecuencia UHF fue un cambio de juego”, dijo Chris Potts de JPL, gerente de misión de Odyssey.

Cada día, los vehículos exploradores podían ir a algún lugar nuevo y enviar imágenes actualizadas a la Tierra. A través de un relé como Odyssey, los científicos obtuvieron más datos que antes y el público obtuvo más imágenes de Marte para emocionarse. Odyssey ha apoyado más de 18.000 sesiones de comunicación. En estos días, comparte la tarea de comunicaciones con el Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA y MAVEN, junto con el Trace Gas Orbiter de la ESA (Agencia Espacial Europea).

Lunas color caramelo

Odyssey ha realizado un trabajo tan completo en el estudio de la superficie marciana, que los científicos han comenzado a girar su cámara THEMIS para capturar vistas únicas de las lunas de Marte, Fobos y Deimos. Al igual que con la superficie marciana, estudiar la termofísica de cada luna, ayuda a los científicos a determinar las propiedades de los materiales de sus superficies. Esta información puede ofrecer pistas de su pasado: no está claro si las lunas son asteroides capturados, o trozos de Marte arrancados de la superficie por un antiguo impacto.

Las misiones futuras, como la nave espacial Martian Moons eXploration (MMX) de la Agencia Espacial Japonesa, buscarán aterrizar en estas lunas. En un futuro lejano, las misiones podrían incluso crear bases para los astronautas. Y si lo hacen, dependerán de los datos de un orbitador que comenzó su odisea a principios del milenio.

THEMIS fue construido y es operado por la Universidad Estatal de Arizona en Tempe. El espectrómetro de rayos gamma de Odyssey fue proporcionado por la Universidad de Arizona, Tucson, el Laboratorio Nacional de Los Alamos y el Instituto Ruso de Investigación Espacial. El contratista principal del proyecto Odyssey, Lockheed Martin Space en Denver, desarrolló y construyó el orbitador. Las operaciones de la misión se llevan a cabo conjuntamente desde Lockheed Martin y desde JPL, una división de Caltech en Pasadena.