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Los astrónomos estiman que existen alrededor de 100 millones de agujeros negros vagando entre las estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, pero nunca han identificado de manera concluyente un agujero negro aislado.

Después de seis años de meticulosas observaciones, el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, por primera vez en la historia, ha proporcionado pruebas de la existencia de un agujero negro aislado que se desplaza a través del espacio interestelar mediante una medición precisa de la masa del objeto fantasma.

Hasta ahora, todas las masas de los agujeros negros se han inferido estadísticamente o mediante interacciones en sistemas binarios o en los núcleos de las galaxias. Los agujeros negros de masa estelar generalmente se encuentran con estrellas compañeras, lo que hace que este sea inusual.

El agujero negro errante recién detectado, se encuentra a unos 5.000 años luz de distancia, en el brazo espiral Carina-Sagitario de nuestra galaxia. Sin embargo, su descubrimiento permite a los astrónomos estimar que el agujero negro de masa estelar aislado más cercano a la Tierra, podría estar a tan solo 80 años luz de distancia. La estrella más cercana a nuestro sistema solar, Proxima Centauri, está a poco más de 4 años luz de distancia.

Los agujeros negros que deambulan por nuestra galaxia surgieron de estrellas raras y monstruosas (menos de una milésima parte de la población estelar de la galaxia) que son, al menos, 20 veces más masivas que nuestro Sol. Estas estrellas explotan como supernovas y el núcleo remanente es aplastado por la gravedad en un agujero negro. Debido a que la autodetonación no es perfectamente simétrica, el agujero negro puede recibir un impulso y atravesar nuestra galaxia como una bala de cañón.

Los telescopios no pueden fotografiar un agujero negro descarriado, porque no emite luz. Sin embargo, un agujero negro deforma el espacio, desvía y amplifica la luz de las estrellas de cualquier cosa que momentáneamente se alinee exactamente detrás de él.

Los telescopios terrestres, que monitorizan el brillo de millones de estrellas hacia la protuberancia central de nuestra Vía Láctea, buscan un brillo repentino revelador de una de ellas, provocado por el paso de un objeto masivo que pase entre nosotros y la estrella. Después, el Hubble hace un seguimiento de los eventos de este tipo más interesantes.

Dos equipos utilizaron datos del Hubble en sus investigaciones: uno dirigido por Kailash Sahu del Space Telescope Science Institute ubicado en Baltimore, Maryland; y el otro por Casey Lam de la Universidad de California, en Berkeley. Los resultados de los equipos difieren ligeramente, pero ambos sugieren la presencia de un objeto compacto.

La deformación del espacio debido a la gravedad de un objeto en primer plano que pasa frente a una estrella ubicada muy atrás, doblará y amplificará momentáneamente la luz de la estrella de fondo cuando pase frente a ella. Los astrónomos usan el fenómeno, llamado microlente gravitacional, para estudiar estrellas y exoplanetas en los aproximadamente 30.000 eventos detectados hasta ahora dentro de nuestra galaxia.

La huella de un agujero negro es única entre otros eventos de microlente. La gravedad muy intensa del agujero negro extiende la duración del evento durante más de 200 días. Además, si el objeto intermedio fuera una estrella, causaría un cambio de color transitorio en la luz de las estrellas de fondo, porque la luz de la estrella de primer plano y las de fondo se mezclarían momentáneamente.

A continuación, se utilizó Hubble para medir la cantidad de desviación de la imagen de la estrella de fondo por parte del agujero negro. El Hubble es capaz de lograr la extraordinaria precisión necesaria para tales mediciones. La imagen de la estrella se desplazó de donde normalmente estaría alrededor de un milisegundo de arco. Eso es equivalente a medir el diámetro de una moneda de 20 céntimos de € en Los Ángeles desde la ciudad de Nueva York.

Esta técnica de microlente astrométrica proporcionó información sobre la masa, la distancia y la velocidad del agujero negro. La cantidad de desviación por la intensa deformación del espacio del agujero negro permitió al equipo de Sahu estimar que posee siete masas solares.

El equipo de Lam informa de un rango de masa ligeramente inferior, lo que significaría que el objeto puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro. Estiman que la masa del objeto compacto invisible es entre 1,6 y 4,4 veces la del Sol. En el extremo superior de este rango, el objeto sería un agujero negro; en el extremo inferior, sería una estrella de neutrones.

“Por mucho que nos gustaría decir que definitivamente es un agujero negro, debemos informar de todas las soluciones posibles. Esto incluye agujeros negros de menor masa y posiblemente incluso una estrella de neutrones”, dijo Jessica Lu del equipo de Berkeley.

“Sea lo que sea, el objeto es el primer remanente estelar oscuro descubierto vagando por la galaxia, sin estar acompañado por otra estrella”, agregó Lam.

Esta fue una medida particularmente difícil porque hay una estrella brillante, no relacionada, que está extremadamente cerca en separación angular a la estrella fuente. “Así que es como tratar de medir el pequeño movimiento de una luciérnaga junto a una bombilla de luz brillante”, dijo Sahu. “Tuvimos que restar meticulosamente la luz de la estrella brillante cercana para medir con precisión la desviación de la fuente débil”.

El equipo de Sahu estima que el agujero negro aislado viaja a través de la galaxia a 160.000 kilómetros por hora (tal velocidad como para viajar de la Tierra a la Luna en menos de tres horas). Eso es más rápido que la mayoría de las otras estrellas vecinas en esa región de nuestra galaxia.

“La microlente astrométrica es conceptualmente simple pero observacionalmente muy difícil”, dijo Sahu. “La microlente es la única técnica disponible para identificar agujeros negros aislados”. Cuando el agujero negro pasó frente a una estrella de fondo ubicada a 19.000 años luz de distancia en el núcleo galáctico, la luz de la estrella que venía hacia la Tierra se amplificó durante 270 días a medida que pasaba el agujero negro. Sin embargo, supuso varios años de observaciones del Hubble seguir cómo la posición de la estrella de fondo parecía ser desviada por la curvatura de la luz por el agujero negro de primer plano.

La existencia de agujeros negros de masa estelar se conoce desde principios de la década de 1970, pero todas sus mediciones de masa, hasta ahora, se han realizado en sistemas estelares binarios. El gas de la estrella compañera cae en el agujero negro y se calienta a temperaturas tan altas que emite rayos X. Se ha medido la masa de, aproximadamente, dos docenas de agujeros negros en binarios de rayos X a través de su efecto gravitacional sobre sus compañeros. Las estimaciones de masa oscilan entre 5 y 20 masas solares. Los agujeros negros detectados en otras galaxias por ondas gravitacionales de fusiones entre agujeros negros y objetos compañeros han llegado a tener 90 masas solares.

“Las detecciones de agujeros negros aislados proporcionarán nuevos conocimientos sobre la población de estos objetos en nuestra Vía Láctea”, dijo Sahu. Pero es como la búsqueda de una aguja en un pajar. La predicción es que solo uno de cada cientos de eventos de microlente es causado por agujeros negros aislados.

El próximo telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA, descubrirá varios miles de eventos de microlente, de los cuales se espera que muchos sean agujeros negros, y las desviaciones se medirán con una precisión muy alta.

En un artículo de 1916 sobre la relatividad general, Albert Einstein predijo que su teoría podría probarse observando la gravedad del Sol compensando la posición aparente de una estrella de fondo. Esto fue probado por una colaboración dirigida por los astrónomos Arthur Eddington y Frank Dyson durante un eclipse solar el 29 de mayo de 1919. Eddington y sus colegas midieron una estrella de fondo compensada por 2 segundos de arco, validando las teorías de Einstein. Estos científicos difícilmente podrían haber imaginado que más de un siglo después, esta misma técnica se usaría, con una precisión inimaginable de mil veces mejor, para buscar agujeros negros en la galaxia.

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

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Edición: R. Castro.

Después de una década observando algunas de las regiones más cálidas, densas y energéticas de nuestro universo, este pequeño pero poderoso telescopio espacial tiene mucha vida por delante.

El Nuclear Spectroscopic Telescope Array de la NASA (NuSTAR) cumple 10 años. Lanzado el 13 de junio de 2012, este telescopio espacial detecta luz de rayos X de alta energía y estudia algunos de los objetos y procesos más energéticos del universo, desde agujeros negros devorando gas caliente a los restos radiactivos de estrellas que explotaron. Estas son algunas de las formas en las que NuSTAR nos ha proporcionado una mirada al universo en rayos X durante la última década.

Detecciones de rayos X en el sistema solar 

Los diferentes colores de la luz visible tienen diferentes longitudes de onda y diferentes energías; de manera similar, existe un rango de luz de rayos X (u ondas de luz con energías más altas) que los ojos humanos no pueden detectar. El NuSTAR detecta rayos X en el extremo superior del rango. No hay muchos objetos en nuestro sistema solar que emitan los rayos X que el NuSTAR puede detectar, pero el Sol sí: sus rayos X de alta energía provienen de microdestellos, o pequeños estallidos de partículas y luz en su superficie. Las observaciones del NuSTAR contribuyen a la obtención de información acerca de la formación de las llamaradas más grandes, que pueden causar daño a astronautas y satélites. Estos estudios también podrían ayudar a los científicos a explicar por qué la región exterior del Sol, la corona, es mucho más caliente que su superficie. Recientemente el NuSTAR también ha observado rayos X de alta energía provenientes de Júpiter, resolviendo el misterio de por qué no se detectaron en el pasado.

Dando visibilidad a Agujeros Negros

Los agujeros negros no emiten luz, pero algunos de los más grandes que conocemos están rodeados por discos de gas caliente que brillan en muchas longitudes de onda de luz diferentes. El NuSTAR puede mostrar a los científicos lo que sucede con el material más cercano al agujero negro, revelando cómo los agujeros negros producen destellos brillantes y chorros de gas caliente que se extienden miles de años luz en el espacio. La misión ha medido las variaciones de temperatura en los vientos de los agujeros negros que influyen en la formación de estrellas del resto de la galaxia. Recientemente, el Event Horizon Telescope (EHT) obtuvo las primeras imágenes directas de las sombras de los agujeros negros y el NuSTAR brindó apoyo. Junto con otros telescopios de la NASA, el NuSTAR escaneó agujeros negros en busca de destellos y cambios en el brillo que influyeran en la capacidad del EHT para obtener imágenes de la sombra que proyectan.

Uno de los mayores logros del NuSTAR en este campo fue realizar la primera medición inequívoca del giro de un agujero negro, realizado en colaboración con la misión XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea). El giro es el grado en que la intensa gravedad de un agujero negro deforma el espacio que lo rodea, y la medición ayudó a confirmar aspectos de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.

Encontrando agujeros negros ocultos

El NuSTAR ha identificado docenas de agujeros negros escondidos tras espesas nubes de gas y polvo. La luz visible normalmente no puede atravesar esas nubes, pero la luz de rayos X de alta energía observada por el NuSTAR sí puede. Esto permite que los científicos realicen una estimación del número total de agujeros negros en el universo. En los últimos años, los científicos han utilizado los datos del NuSTAR para descubrir cómo estos gigantes quedan rodeados por nubes tan espesas, cómo ese proceso influye en su desarrollo y cómo el oscurecimiento se relaciona con el impacto de un agujero negro en la galaxia circundante.

Revelando el poder de las estrellas 'no muertas'

El NuSTAR es una especie de cazador de zombis: es hábil para encontrar los cadáveres no muertos de las estrellas. Conocidas como estrellas de neutrones, estos cuerpos son densas semillas de material que quedan después de que una estrella masiva se quede sin combustible y colapse. Aunque las estrellas de neutrones suelen tener el tamaño de una gran ciudad, son tan densas que una cucharadita de una de ellas pesaría en la Tierra alrededor de mil millones de toneladas. Su densidad, combinada con sus poderosos campos magnéticos, hace que estos objetos sean extremadamente energéticos: una estrella de neutrones ubicada en la galaxia M82 emite la energía de 10 millones de soles.

Sin el NuSTAR, los científicos no habrían descubierto cuán energéticas pueden ser las estrellas de neutrones. Cuando se descubrió el objeto en M82, los investigadores pensaron que solo un agujero negro podría generar tanta energía en un área tan pequeña. El NuSTAR pudo confirmar la identidad real del objeto al detectar pulsaciones de la rotación de la estrella y, desde entonces, ha demostrado que muchas de estas fuentes de rayos X ultraluminosos, que antes se pensaba que eran agujeros negros son, en realidad, estrellas de neutrones. Saber cuánta energía pueden producir ha ayudado a los científicos a comprender mejor sus propiedades físicas, que son diferentes a todo lo que se encuentra en nuestro sistema solar.

Resolviendo los misterios de las supernovas

Durante su vida las estrellas son, en su mayoría, esféricas, pero las observaciones del NuSTAR han demostrado que cuando explotan como supernovas se convierten en un desastre asimétrico. El telescopio espacial resolvió un gran misterio en el estudio de las supernovas al mapear el material radiactivo resultante de dos explosiones estelares, rastreando la forma de los escombros y revelando en ambos casos desviaciones significativas de una forma esférica. Gracias a la visión en rayos X del NuSTAR, los astrónomos ya cuentan con indicios de lo que sucede en un entorno que sería prácticamente imposible de sondear directamente. Las observaciones del NuSTAR sugieren que las regiones internas de una estrella son extremadamente turbulentas en el momento de la detonación.

Más información sobre la misión

El NuSTAR se lanzó el 13 de junio de 2012. La investigadora principal de la misión es Fiona Harrison, presidenta de la División de Física, Matemáticas y Astronomía de Caltech, ubicado en Pasadena, California. La misión Small Explorer es administrada por el Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la agencia, en el sur de California, para la Science Mission Directorate de la NASA en Washington. NuSTAR se desarrolló en asociación con la Universidad Técnica Danesa (DTU) y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La parte óptica del telescopio fue construida por la Universidad de Columbia, el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland y la DTU. La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp. en Dulles, Virginia. El centro de operaciones de la misión de NuSTAR se encuentra en la Universidad de California, Berkeley, y el archivo de datos oficial se encuentra en el High Energy Astrophysics Science Archive Research Center de la NASA. La ASI proporciona la estación terrena de la misión y un archivo de datos espejo. Caltech administra el JPL para la NASA.

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Edición: R. Castro.

Los impactos de micrometeoroides son un aspecto inevitable en la vida de cualquier nave espacial. De forma rutinaria sufren muchos impactos en el transcurso de largas y productivas misiones científicas en el espacio.

Entre el 23 y el 25 de mayo, el telescopio espacial James Webb de la NASA sufrió un impacto en uno de sus segmentos del espejo primario. Después de las evaluaciones iniciales, el equipo descubrió que el telescopio todavía funciona a un nivel que supera todos los requisitos de la misión a pesar de un efecto mínimamente detectable en los datos. Se están realizando análisis y mediciones exhaustivas.

Los impactos continuarán ocurriendo durante la toda la vida del Webb en el espacio; tales eventos ya se anticiparon al construir y probar el espejo en la superficie de nuestro planeta. Después de un lanzamiento, despliegue y alineación del telescopio exitoso, el rendimiento inicial de Webb todavía está muy por encima de las expectativas, y el observatorio es completamente capaz de realizar la investigación científica para la que fue diseñado.

El espejo del Webb fue diseñado para resistir el bombardeo de micrometeoroides en su entorno (en su órbita L2, alrededor del Sol-Tierra), partículas del tamaño del polvo que vuelan a velocidades extremas. Mientras se construía el telescopio, los ingenieros utilizaron una combinación de simulaciones e impactos de prueba reales en muestras de espejos, para tener una idea más clara de cómo fortalecer el observatorio para que funcione estando en órbita. Este impacto más reciente fue mayor de lo que se modeló y más allá de lo que el equipo podría haber probado en la superficie.

“Siempre supimos que el Webb tendría que capear el entorno espacial, que incluye la luz ultravioleta fuerte, las partículas cargadas del Sol, los rayos cósmicos de fuentes exóticas en la galaxia y los impactos ocasionales de micrometeoroides ubicados dentro de nuestro sistema solar”, dijo Paul Geithner, subdirector técnico de proyectos en el Goddard Space Flight Center  de la NASA, situado en Greenbelt, Maryland. “Diseñamos y construimos el Webb con margen de rendimiento (óptico, térmico, eléctrico, mecánico) para garantizar que pueda realizar su ambiciosa misión científica, incluso después de muchos años en el espacio”. Por ejemplo, debido al cuidadoso trabajo de los equipos del lugar de lanzamiento, la óptica de Webb se mantuvo más limpia de lo necesario mientras estaba en tierra; su limpieza prístina mejora la reflectividad y el rendimiento general, perfeccionando así la sensibilidad total. Este y otros márgenes de rendimiento hacen que las capacidades científicas del Webb sean sólidas frente a posibles degradaciones a lo largo del tiempo.

Además, la capacidad del Webb para detectar y ajustar las posiciones de los espejos, permite una corrección parcial del resultado de los impactos. Al ajustar la posición del segmento afectado, los ingenieros pueden cancelar una parte de la distorsión. Esto minimiza el efecto de cualquier impacto, aunque no toda la degradación puede ser cancelada de esta manera. Los ingenieros ya han realizado un primer ajuste de este tipo para el segmento C3 recientemente afectado, y los próximos ajustes planificados del espejo continuarán afinando esta corrección. Estos pasos se repetirán cuando sea necesario, en respuesta a eventos futuros como parte de la monitorización y mantenimiento del telescopio a lo largo de la misión.

Para proteger al Webb en órbita, los equipos de vuelo pueden usar maniobras protectoras que intencionalmente alejan la óptica de las lluvias de meteoritos conocidas antes de que ocurran. Este impacto más reciente no fue el resultado de una lluvia de meteoritos y actualmente se considera un evento fortuito inevitable. Como resultado de este impacto, se conformó un equipo especializado de ingenieros para buscar formas de mitigar los efectos de más impactos de micrometeoritos de esta escala. Con el tiempo, el equipo recopilará datos y trabajará con expertos en predicción de micrometeoroides en el Marshall Space Flight Center de la NASA, para poder predecir mejor cómo puede variar el rendimiento, teniendo en cuenta que el rendimiento del telescopio es mejor de lo esperado inicialmente. El tremendo tamaño y la sensibilidad del Webb lo convierten en un detector altamente sensible de micrometeoroides; con el tiempo, el Webb ayudará a mejorar el conocimiento del entorno de partículas de polvo del sistema solar en L2, para esta y futuras misiones.

“Con los espejos del Webb expuestos al espacio, esperábamos que los impactos ocasionales de micrometeoroides degradaran el rendimiento del telescopio con el tiempo”, dijo Lee Feinberg, gerente de elementos ópticos del telescopio Webb, en Goddard. “Desde el lanzamiento, hemos medido cuatro impactos de micrometeoritos más pequeños que fueron consistentes con las expectativas, y este más reciente es más grande de lo que suponían nuestras predicciones de degradación. Usaremos estos datos de vuelo para actualizar nuestro análisis de rendimiento a lo largo del tiempo y también desarrollaremos enfoques operativos para asegurarnos de maximizar el rendimiento de imágenes del Webb en la mejor medida posible durante muchos años”.

Este reciente impacto no provocó ningún cambio en el cronograma de operaciones del Webb, ya que el equipo continúa revisando los modos de observación de los instrumentos científicos y se prepara para el lanzamiento de las primeras imágenes del Webb y el inicio de las operaciones científicas.

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Edición: R. Castro.

El equipo de la misión Lucy de la NASA está trabajando en una actividad de varias etapas para desplegar aún más el conjunto solar de la nave espacial.

El 9 de mayo, el equipo ordenó a la nave espacial que activara el motor de despliegue de los paneles solares, utilizando el motor primario y de respaldo simultáneamente para generar más par, es decir, un tirón más fuerte. El motor funcionó como se esperaba, enrollando aún más el cordón que abre el panel solar. Después de hacer funcionar el motor durante una serie de intervalos cortos para evitar el sobrecalentamiento, el equipo hizo una pausa para analizar los resultados. Los datos de la nave espacial mostraron que el despliegue estaba procediendo de manera similar a como lo hacía durante las pruebas de ingeniería en tierra, lo que permitió al equipo avanzar a la segunda etapa. El análisis de los datos mostró que aún quedaba un cordón por retraer. El equipo volvió a enviar los mismos comandos el 12 de mayo. Aunque esta serie de comandos no abrió completamente el panel solar, avanzó en el despliegue lo suficiente como para aumentar la tensión que estabiliza los paneles como se esperaba.

El 26 de mayo nuevamente se ordenó a la nave espacial que desplegara la matriz solar. Como en los dos casos anteriores, los motores se operaron simultáneamente durante períodos cortos de tiempo para evitar el sobrecalentamiento. Posteriormente, el equipo analizó los datos de la actividad, que indicaron que la matriz continuaba abriéndose. El equipo repitió la secuencia de comando de despliegue por cuarta vez el 2 de junio. Aunque los paneles aún no se han fijado en su posición extendida, los datos indican que continuó desplegándose y endureciéndose durante todo el evento.

El equipo cuenta con más oportunidades para repetir estos comandos de despliegue. Si bien no hay garantía de que los próximos intentos afiancen los paneles, hay grandes indicios de que el proceso está sometiendo a los paneles a más tensión, estabilizándolos aún más. Incluso si los paneles no llegaran a engancharse, el refuerzo que se le está generando puede ser suficiente para continuar con la misión según lo planeado.

La nave espacial realizó una maniobra de corrección de trayectoria el 7 de junio. Esta fue la primera de una serie de maniobras que realizará la nave espacial para prepararse para la primera asistencia gravitacional de nuestro planeta, programada para el 16 de octubre de 2022.

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Edición: R. Castro.

Los investigadores mediante observaciones del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA, así como del telescopio Gemini North y la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA, han desarrollado un modelo atmosférico que coincide con las observaciones de ambos planetas. El modelo revela que el exceso de neblina en Urano se acumula en la estancada y lenta atmósfera del planeta y hace que parezca un tono más claro que el de Neptuno.

Neptuno y Urano tienen mucho en común: tienen masas, tamaños y composiciones atmosféricas similares, pero su aspecto es notablemente diferente. En las longitudes de onda visibles, Neptuno tiene un tono azul intenso y profundo, mientras que Urano tiene un tono claramente pálido de cian. Los astrónomos ahora tienen una explicación de por qué los dos planetas son de diferentes colores.

Una nueva investigación sugiere que una capa de neblina concentrada que está presente en ambos planetas es más gruesa en Urano que en Neptuno y, por lo tanto, “blanquea” la apariencia de Urano más que la de Neptuno. Este efecto de blanqueamiento es similar a cómo las nubes en las atmósferas de los exoplanetas opacan o “aplanan” las características en los espectros de los exoplanetas. Si no hubiera neblina en las atmósferas de Neptuno y Urano, ambos aparecerían casi del mismo azul como resultado de la dispersión de la luz azul en sus atmósferas. Este proceso, conocido como dispersión de Rayleigh, es lo que hace que el cielo sea azul aquí en la Tierra. La dispersión de Rayleigh ocurre predominantemente en longitudes de onda más cortas y más azules; la luz roja dispersada por la neblina y las moléculas de aire se absorbe más que la luz azul por las moléculas de metano de la atmósfera de los planetas. En la Tierra, son las moléculas de nitrógeno en la atmósfera las que dispersan la mayor parte de la luz de esta manera, mientras que en Neptuno y Urano, el hidrógeno es la principal molécula de dispersión.

Esta conclusión proviene de un modelo que un equipo internacional dirigido por Patrick Irwin, profesor de Física Planetaria de la Universidad de Oxford, desarrolló para describir las capas de aerosoles en las atmósferas de Neptuno y Urano.

Un aerosol es una suspensión de finas gotas o partículas de un gas. Los ejemplos comunes en la Tierra incluyen neblina, hollín, humo y niebla. En Neptuno y Urano, las partículas producidas por la interacción de la luz solar con los elementos de la atmósfera (reacciones fotoquímicas) son responsables de las neblinas de aerosoles en las atmósferas de estos planetas.

Las investigaciones previas de las atmósferas superiores de estos planetas se habían centrado en la apariencia de la atmósfera en unas longitudes de onda concretas. Sin embargo, este nuevo modelo consta de múltiples capas atmosféricas y coincide con las observaciones de ambos planetas en una amplia gama de longitudes de onda. El nuevo modelo también incluye partículas de neblina dentro de capas más profundas que anteriormente se pensaba que contenían solo nubes de hielo de metano y sulfuro de hidrógeno.

“Este es el primer modelo que se ajusta simultáneamente a las observaciones de la luz solar reflejada desde el ultravioleta hasta las longitudes de onda del infrarrojo cercano”, explicó Irwin, quien es el autor principal de un artículo que presenta este resultado en el Journal of Geophysical Research: Planets. “También es el primero en explicar la diferencia en el color visible entre Urano y Neptuno”.

El modelo del equipo consta de tres capas de aerosoles a diferentes alturas [5].

La capa más profunda (referida en el documento como la capa Aerosol-1) es gruesa y está compuesta por una mezcla de hielo de sulfuro de hidrógeno y partículas producidas por la interacción de las atmósferas de los planetas con la luz solar. La capa superior es una capa extendida de neblina (la capa Aerosol-3) similar a la capa intermedia, pero más tenue. En Neptuno también se forman grandes partículas de hielo de metano por encima de esta capa.  

La capa clave que afecta a los colores es la capa intermedia, que es una capa de partículas de neblina (referida en el artículo como la capa de Aerosol-2) que es más gruesa en Urano que en Neptuno. El equipo sospecha que, en ambos planetas, el hielo de metano se condensa en las partículas de esta capa, arrastrando las partículas hacia la atmósfera más profunda en una precipitación de nieve de metano. Debido a que Neptuno tiene una atmósfera más activa y turbulenta que la de Urano, el equipo cree que la atmósfera de Neptuno es más eficaz agitando partículas de metano en la capa de neblina y producir esta nieve. Esto elimina más neblina y mantiene la capa de neblina de Neptuno más delgada que en Urano, con el resultado de que el color azul de Neptuno se ve más fuerte.

“Esperábamos que el desarrollo de este modelo nos ayudara a comprender las nubes y las neblinas en las atmósferas de los gigantes de hielo”, comentó Mike Wong, astrónomo de la Universidad de California, en Berkeley, y miembro del equipo del estudio. “¡Explicar la diferencia de color entre Urano y Neptuno fue inesperado!”

Para crear este modelo, el equipo de Irwin analizó datos de archivo de varios años del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA. Estos datos espectrográficos se obtuvieron con el Space Telescope Imaging Spectrograph (STIS) del Hubble, que cubre una amplia gama de longitudes de onda, desde ultravioleta hasta visible e infrarrojo (0,3–1,0 micrómetros). Se complementó con datos de telescopios terrestres: un conjunto de nuevas observaciones del telescopio Gemini North y datos de archivo de la Instalación del Telescopio Infrarrojo de la NASA, ambos ubicados en Hawái.

El equipo no solo examinó los espectros de los planetas, sino que también hizo uso de algunas de las muchas imágenes que el Hubble ha tomado de los dos planetas con su instrumento Wide Field Camera 3 (WFC3). El Hubble ofrece excelentes vistas de las tormentas atmosféricas distintivas compartidas por ambos planetas conocidas como “puntos oscuros”, de las que los astrónomos han sido conscientes durante muchos años. No se sabía exactamente qué capas atmosféricas fueron perturbadas por manchas oscuras para hacerlas visibles al Hubble. El modelo producido por el equipo explica qué le da a las manchas una apariencia oscura y por qué son más fáciles de detectar en Urano que en Neptuno.

Los autores pensaron que un oscurecimiento de los aerosoles en la capa más profunda de su modelo produciría manchas oscuras similares a las que se ven en Neptuno y quizás en Urano. Con las imágenes detalladas del Hubble pudieron comprobar y confirmar su hipótesis. De hecho, se observó que las imágenes simuladas basadas en ese modelo, coincidían estrechamente con las imágenes WFC3 de ambos planetas, produciendo manchas oscuras visibles en las mismas longitudes de onda. Se cree que la misma neblina espesa en la capa de Aerosol-2 en Urano que causa su color azul más claro también oscurece las manchas oscuras que se ven con más frecuencia que en Neptuno.

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Edición: R. Castro.

La misión de la agencia espacial norteamericana, cuyo objetivo es explorar la luna helada de Júpiter, ya cuenta con el gran componente de la nave espacial que ha sido entregado por los ingenieros.

El cuerpo principal de la nave espacial Europa Clipper de la NASA se ha entregado al Jet Propulsion Laboratory (JPL) de la agencia, situado en el sur de California. Durante los próximos dos años, los ingenieros y técnicos terminarán de ensamblar la nave a mano antes de probarla para asegurarse de que pueda resistir el viaje a la luna helada de Júpiter, Europa.

El cuerpo de la nave espacial cuenta con una altura de 3 metros y mide 1,5 metros de ancho. Es un cilindro de aluminio provisto con electrónica, radios, tubos de bucle térmico, cableado y el sistema de propulsión. Con sus paneles solares y otros equipos desplegables guardados para el lanzamiento, Europa Clipper será tan grande como un SUV; cuando se extiendan, los paneles solares harán que la nave tenga el tamaño de una cancha de baloncesto. Es la nave espacial más grande desarrollada por la NASA para una misión planetaria.

“Es un momento emocionante para todo el equipo del proyecto y un gran hito”, dijo Jordan Evans, gerente de proyectos de la misión en el JPL. “Esta entrega nos acerca un paso más al lanzamiento y a la investigación científica de Europa Clipper”.

Con un lanzamiento programado para octubre de 2024, Europa Clipper realizará casi 50 sobrevuelos a Europa, La luna helada de Júpiter que los científicos creen que alberga un océano interno que contiene el doble de agua de todos los océanos de la Tierra juntos. Además, el océano puede tener actualmente las condiciones adecuadas para albergar vida. Los nueve instrumentos científicos de la nave espacial recopilarán datos sobre la atmósfera, la superficie y el interior de Europa, información que los científicos utilizarán para medir la profundidad y la salinidad del océano, el grosor de la corteza de hielo y las posibles plumas que pueden estar expulsando agua desde el subsuelo al espacio.

Los instrumentos ya han comenzado a llegar al JPL, donde se lleva a cabo desde marzo la fase conocida como operaciones de montaje, prueba y lanzamiento. El espectrógrafo ultravioleta, llamado Europa-UVS, llegó en marzo. Después llegó el instrumento de imágenes de emisión térmica de la nave espacial, E-THEMIS, entregado por los científicos e ingenieros que lideraron su desarrollo en la Universidad Estatal de Arizona. La E-THEMIS es una cámara infrarroja sofisticada diseñada para mapear las temperaturas de Europa y ayudar a los científicos a encontrar pistas sobre la actividad geológica de la luna, incluidas las regiones donde el agua líquida puede estar cerca de la superficie.

Para finales de 2022, se espera que la mayor parte del hardware de vuelo y el resto de los instrumentos científicos estén completos.

Paquete completo

El Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) en Laurel, Maryland, diseñó el cuerpo de Europa Clipper en colaboración con el JPL y el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. “El sistema de vuelo diseñado, construido y probado por APL, utilizando un equipo de cientos de ingenieros y técnicos, fue el sistema físicamente más grande jamás construido por APL”, dijo Tom Magner de APL, asistente del gerente de proyecto de la misión.

El trabajo en el módulo principal ahora continúa en el JPL.

“Lo que llegó al JPL representa básicamente una fase de montaje en sí mismo. Bajo el liderazgo del APL, esta entrega incluye el trabajo de esa institución y dos centros de la NASA. Ahora el equipo llevará el sistema a un nivel de integración aún mayor”, dijo Evans.

La estructura principal consta de dos cilindros de aluminio apilados con orificios con rosca para atornillar la carga de la nave espacial: el módulo de radiofrecuencia, los monitores de radiación, la electrónica de propulsión, los convertidores de potencia y el cableado. El subsistema de radiofrecuencia alimentará ocho antenas, incluida una enorme antena de alta ganancia que mide 3 metros de ancho. La red de cables y conectores eléctricos de la estructura, llamada arnés, pesa 68 kilogramos; si se extendiera, recorrería casi 640 metros, el doble del perímetro de un campo de fútbol.

La bóveda de la carga electrónica, construida para resistir la intensa radiación del sistema de Júpiter, se integrará con la estructura principal de la nave espacial junto con los instrumentos científicos.

Dentro del cuerpo principal de la nave espacial hay dos tanques, uno para contener combustible y otro para oxidante, y la tubería que transportará el contenido a una serie de 24 motores, donde se combinarán para crear una reacción química controlada que produce impulso.

“Nuestros motores tienen un doble propósito”, dijo Tim Larson, subdirector del proyecto del JPL. “Los usamos para grandes maniobras, como cuando nos acerquemos a Júpiter y necesitemos un gran impulso en la órbita de Júpiter. Pero también están diseñados para maniobras más pequeñas, como gestionar la posición de la nave espacial y ajustar los sobrevuelos de precisión a Europa y a otros cuerpos del sistema solar en el camino”.

Esas grandes y pequeñas maniobras tendrán lugar durante el viaje de seis años y 2.900 millones de kilómetros a este mundo oceánico, que Europa Clipper comenzará a investigar en profundidad en 2031.

Más imágenes del progreso de Europa Clipper

Más información sobre la misión

Misiones como Europa Clipper contribuyen al campo de la astrobiología, que es la investigación interdisciplinaria sobre las variables y las condiciones en cuerpos distantes que podrían albergar vida tal como la conocemos. Si bien Europa Clipper no es una misión de detección de vida, realizará un reconocimiento detallado de Europa e investigará si la luna helada, con su océano subterráneo, tiene la capacidad de albergar vida. Conocer la habitabilidad de Europa ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se desarrolló la vida en la Tierra y ofrecerá el potencial para encontrar vida más allá de nuestro planeta.

Administrado por Caltech en Pasadena, California, el JPL lidera el desarrollo de la misión Europa Clipper en asociación con el APL para la Science Mission Directorate de la NASA, en Washington. La Planetary Missions Program Office del Marshall Space Flight Center de la NASA ubicado en Huntsville, Alabama, gestiona el programa de la misión Europa Clipper.

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Edición: R. Castro.

Los apagados tonos rojos del cúmulo globular Liller 1 están parcialmente oscurecidos en esta imagen por una densa dispersión de penetrantes estrellas azules. De hecho, gracias a la Wide Field Camera 3 (WFC3) del Hubble podemos ver al Liller 1 tan claramente en esta imagen, ya que la WFC3 es sensible a longitudes de onda de luz que el ojo humano no puede detectar. El Liller 1 está a solo 30.000 años luz de la Tierra, es relativamente un vecino en términos astronómicos, pero se encuentra dentro del “tumulto” de la Vía Láctea, la región densa y polvorienta en el centro de nuestra galaxia. Por ello, el Liller 1 está muy oculto para la vista debido al polvo interestelar, que dispersa la luz visible (en particular, la luz azul) de manera muy eficaz. Afortunadamente, algo de luz visible infrarroja y roja puede pasar a través de estas regiones polvorientas. La WFC3 es sensible tanto a las longitudes de onda visibles como al infrarrojo cercano (del infrarrojo cercano al visible), lo que nos permite ver a través de las oscurecedoras nubes de polvo y brinda esta vista espectacular del Liller 1.

El Liller 1 es un cúmulo globular particularmente interesante porque, a diferencia de la mayoría de los de su tipo, contiene una mezcla de estrellas muy jóvenes y muy viejas. Los cúmulos globulares suelen albergar solo estrellas viejas, algunas casi tan viejas como el propio universo. En cambio, el Liller 1 contiene al menos dos poblaciones estelares distintas con edades notablemente diferentes: la más antigua tiene 12 mil millones de años y el componente más joven tiene entre 1 y 2 mil millones de años. Esto llevó a los astrónomos a concluir que este sistema estelar pudo formar estrellas durante un período de tiempo extraordinariamente largo.

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Edición: R. Castro.

En un artículo publicado recientemente, científicos e ingenieros de la NASA brindan nuevos detalles sobre la misión Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble Gases, Chemistry and Imaging (DAVINCI) de la agencia, que descenderá a través de las capas de la atmósfera de Venus hasta la superficie del planeta, en 2030. DAVINCI es la primera misión que estudiará Venus con una nave espacial sobrevolando el planeta y con una sonda de descenso.

DAVINCI, una nave/laboratorio de análisis químico, medirá por primera vez aspectos críticos de la masiva atmósfera y clima de Venus, los cuales han sido objetivos de análisis desde principios de la década de 1980. También proporcionará la primera imagen del descenso a altas superficies montañosas de Venus, mientras mapea su composición rocosa y el relieve de la superficie a una escala que no es posible desde la órbita. La misión estudiará la presencia de gases en pequeñas cantidades no descubiertos hasta el momento en la atmósfera más profunda, incluida la proporción exacta de isótopos de hidrógeno (componentes del agua que ayudan a revelar la historia del agua, ya sea como océanos de agua líquida o como vapor dentro de la atmósfera primitiva).

La nave espacial portadora, repetidora y de imágenes (CRIS) de la misión tiene dos instrumentos a bordo que estudiarán las nubes del planeta, mapearán sus áreas montañosas durante los sobrevuelos de Venus y lanzarán una pequeña sonda de descenso con cinco instrumentos que proporcionarán una gama de nuevas mediciones de altísima precisión durante su descenso a la infernal superficie de Venus.

“Este conjunto de datos mediante imágenes químicas, ambientales y de descenso ofrecerá una panorámica de las capas de la atmósfera de Venus y cómo interactúan con la superficie en las montañas de Alpha Regio, que tiene el doble del tamaño de Texas”, dijo Jim Garvin, autor principal del artículo en Planetary Science Journal e investigador principal de DAVINCI del Goddard Space Flight Center de la NASA, en Greenbelt, Maryland. “Estas mediciones nos permitirán evaluar aspectos históricos de la atmósfera, así como detectar tipos especiales de rocas en la superficie, como granitos, al mismo tiempo que buscamos características reveladoras del paisaje que podrían informarnos sobre la erosión u otros procesos de formación”.

DAVINCI hará uso de tres asistentes gravitacionales en Venus, que ahorran combustible al usar la gravedad del planeta para cambiar la velocidad y/o la dirección del sistema de vuelo CRIS. Las dos primeras asistencias gravitacionales configurarán a CRIS para realizar un sobrevuelo de Venus usando sensores remotos de luz ultravioleta e infrarroja cercana, adquiriendo más de 60 gigabits de datos de la atmósfera y la superficie. La tercera asistencia gravitacional de Venus configurará a la nave espacial para liberar la sonda de entrada, descenso, ciencia y aterrizaje, además de la transmisión de seguimiento para la Tierra.

El primer sobrevuelo a Venus será seis meses y medio después del lanzamiento y se necesitarán dos años para colocar la sonda en la posición necesaria para entrar en la atmósfera sobre Alpha Regio con la iluminación ideal de “mediodía”, con el objetivo de medir los paisajes de Venus en escalas que van desde los 100 metros hasta menos de un metro. Estas escalas permiten realizar estudios geológicos como lo haría un módulo de aterrizaje en las montañas de Venus, pero sin necesidad de aterrizar.

Una vez que el sistema CRIS esté a dos días de distancia de Venus, el sistema de vuelo de la sonda se liberará junto con la sonda de titanio de un metro de diámetro, encerrada de forma segura en su interior. La sonda comenzará a interactuar con la atmósfera superior de Venus a unos 120 kilómetros sobre la superficie. La sonda comenzará las observaciones científicas después de deshacerse de su escudo térmico a unos 67 kilómetros de la superficie. Con el escudo térmico ya desechado, las entradas de la sonda tomarán muestras de gas atmosférico para realizar mediciones químicas detalladas parecidas a las que se han realizado en Marte con el rover Curiosity. Durante su descenso de una hora por la superficie, la sonda también adquirirá cientos de imágenes bajo las nubes a unos 30.500 metros sobre la superficie local.

“La sonda aterrizará en las montañas Alpha Regio, pero no es necesario que opere una vez que aterrice, ya que todos los datos científicos requeridos se tomarán antes de llegar a la superficie”, dijo Stephanie Getty, investigadora principal en Goddard. “Si sobrevivimos al aterrizaje a 12 metros/segundo, podríamos tener hasta 17-18 minutos de operaciones en la superficie en condiciones ideales”.

DAVINCI está programado, por el momento, para lanzarse en junio de 2029 y entrar en la atmósfera de Venus en junio de 2031.

“Ninguna misión anterior dentro de la atmósfera de Venus ha medido la química o los entornos con el nivel de detalle que puede hacer la sonda de DAVINCI”, dijo Garvin. “Además, ninguna misión anterior a Venus ha descendido sobre las tierras altas de teselas de Venus, y ninguna ha realizado imágenes de descenso en la superficie de Venus. DAVINCI se basará en lo que hizo la sonda Huygens en Titán y mejorará lo que han hecho las misiones a Venus anteriores, pero con capacidades y sensores del siglo XXI”.

El Centro Goddard, de la NASA, es la principal institución investigadora de DAVINCI y realizará la gestión de proyectos para la misión, proporcionará instrumentos científicos y proyectos de ingeniería de sistemas para desarrollar el sistema de vuelo de la sonda. Goddard también dirige el equipo de apoyo científico del proyecto con un equipo científico externo de todo E.E.U.U. Las misiones de la clase Discovery Program como DAVINCI, complementan las exploraciones científicas planetarias “insignia” más grandes de la NASA, con el objetivo de lograr resultados sobresalientes al lanzar misiones más pequeñas utilizando menos recursos y tiempos de desarrollo más cortos. Son administrados por la Planetary Science Division de la NASA, para la Planetary Missions Program Office, en el Marshall Space Flight Center, en Huntsville, Alabama.

Los principales colaboradores de DAVINCI son Lockheed Martin, Denver, Colorado; el Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory en Laurel, Maryland; el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en Pasadena, California; Malin Space Science Systems, en San Diego, California; el Langley Research Center de la NASA, Hampton, Virginia; el Ames Research Center de la NASA en Moffett Federal Airfield, en Silicon Valley de California; y KinetX, Inc., en Tempe, Arizona, así como la Universidad de Michigan en Ann Arbor.

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Edición: R. Castro.

La NASA ha seleccionado dos nuevos conjuntos de instrumentos científicos. Uno de ellos, por primera vez, estudiará las misteriosas colinas Gruithuisen.

Estos instrumentos son fruto de la segunda selección de la convocatoria Payloads and Research Investigations on the Surface of the Moon (PRISM) de la agencia espacial norteamericana. Ambos instrumentos se transportarán a la superficie lunar en futuros vuelos a través de los Commercial Lunar Payload Services (CLPS) de la NASA.

“Los dos estudios seleccionados abordarán cuestiones científicas importantes relacionadas con la Luna”, dijo Joel Kearns, administrador adjunto de exploración de la Science Mission Directorate de la NASA. “El primero estudiará los procesos geológicos de los primeros cuerpos planetarios que se conserven en la Luna, investigando una forma rara de vulcanismo lunar. El segundo estudiará los efectos del entorno de baja gravedad y radiación de la Luna en la levadura, un organismo utilizado para comprender la respuesta y reparación del daño del ADN”.

El Lunar Vulkan Imaging and Spectroscopy Explorer (Lunar-VISE) consta de un conjunto de cinco instrumentos, dos de los cuales se montarán en un módulo de aterrizaje estacionario y tres se montarán en un rover móvil que proporcionará el proveedor de los CLPS.

En el transcurso de 10 días terrestres (un día lunar), el Lunar-VISE explorará la cima de una de las colinas de Gruithuisen. Se sospecha que estas colinas se formaron por un magma pegajoso rico en sílice, de composición similar al granito. En la Tierra, las formaciones como estas necesitan océanos de agua líquida y placas tectónicas para formarse, pero sin estos ingredientes en la Luna, los científicos se preguntan cómo se formaron y evolucionaron estas colinas con el tiempo.

Al analizar el regolito lunar en la parte superior de una de estas cúpulas, los datos recopilados y enviados por los instrumentos del Lunar-VISE ayudarán a los científicos a responder preguntas fundamentales sobre cómo surgieron estas formaciones. Los datos también contribuirán a futuras misiones robóticas y humanas a la Luna. La Dra. Kerri Donaldson Hanna, de la Universidad de Florida Central, dirigirá este paquete de instrumentos.

El segundo estudio seleccionado, el paquete científico Lunar Explorer Instrument for space biology Applications (LEIA), es un pequeño dispositivo fundamentado en la tecnología CubeSat. LEIA proporcionará investigación biológica en la Luna, que no se puede simular ni replicar con alta fidelidad en la Tierra o la Estación Espacial Internacional, mediante el envío de la levadura Saccharomyces cerevisiae a la superficie lunar y el estudio de su respuesta a la radiación y la gravedad lunar. S. cerevisiae es un modelo importante para la biología humana, especialmente en las áreas de la genética, los procesos de división y replicación celular y molecular, y la respuesta al daño del ADN a factores ambientales como la radiación. Los datos obtenidos por el LEIA, junto con los datos dispnibles de otros estudios biológicos, ayudarán a los científicos a responder una pregunta formulada desde hace décadas sobre cómo la combinación de la gravedad parcial y la radiación real del espacio profundo influyen en los procesos biológicos. El Dr. Andrew Settles, del Ames Research Center de la NASA en Silicon Valley, California, dirigirá la el LEIA.

Con estas innovaciones, la NASA trabajará con la oficina del CLPS en el Johnson Space Center de la agencia, en Houston, para transportar estos conjuntos de instrumentos a la Luna durante el 2026.

La agencia también ha seleccionado dos científicos de proyectos para coordinar las actividades de los instrumentos seleccionados, incluido la selección del lugar de aterrizaje, el desarrollo de las operaciones y el archivo de datos científicos que se adquirirán durante las operaciones en la superficie. El Dr. John Karcz del Ames Research Center de la NASA, en California, coordinará el transporte del Lunar-VISE a las cimas Gruithuisen, y la Dra. Cindy Young del Langley Research Center de la NASA en Hampton, Virginia, coordinará el transporte del LEIA.

Los CLPS son una parte clave de los planes de exploración lunar Artemis de la NASA. Las cargas útiles de ciencia y tecnología enviadas a la superficie de la Luna ayudarán a sentar las bases para las misiones humanas en la Luna y sus alrededores. La agencia ha otorgado siete asignaciones a los proveedores de los CLPS para llevarlos a la luna a principios de la década de 2020 y se esperan más asignaciones de entrega hasta 2028.

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Esta imagen muestra un espectacular conjunto de anillos alrededor de un agujero negro, capturado con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Observatorio Neil Gehrels Swift. Las imágenes de rayos X de los gigantes anillos proporcionan información sobre el polvo ubicado en nuestra galaxia, utilizando un principio similar a los rayos X realizados en consultorios médicos y aeropuertos.

El agujero negro es parte de un sistema binario llamado V404 Cygni, ubicado a casi 8.000 años luz de la Tierra. El agujero negro está alejando activamente el material de una estrella compañera (que tiene, aproximadamente, la mitad de la masa del Sol) en un disco alrededor del objeto invisible. Este material brilla en rayos X, por lo que los astrónomos se refieren a estos sistemas como “binarios de rayos X”.

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