Por primera vez, los científicos de la NASA tienen pruebas fehacientes de la existencia de un ciclón polar en Urano. Examinando las ondas de radio emitidas por el gigante de hielo, detectaron el fenómeno en el polo norte del planeta. Los hallazgos confirman una verdad general sobre todos los planetas con atmósferas sustanciales de nuestro sistema solar: Tanto si los planetas están compuestos principalmente de roca como de gas, sus atmósferas muestran signos de remolinos en los polos.
Los científicos saben desde hace tiempo que el polo sur de Urano presenta un remolino. Las imágenes (tomadas por Voyager 2 de la NASA) de las cimas de las nubes de metano, mostraron vientos en el centro polar girando más rápido que en el resto del polo. Las mediciones infrarrojas de la Voyager no observaron cambios de temperatura, pero los nuevos hallazgos, publicados en Geophysical Research Letters, sí.
Utilizando los platos de las enormes antenas del Very Large Array en Nuevo México, escudriñaron por debajo de las nubes del gigante de hielo, determinando que el aire circulante en el polo norte parece ser más cálido y seco – los sellos distintivos de un fuerte ciclón. Recogidas en 2015, 2021 y 2022, las observaciones se adentraron en la atmósfera de Urano como nunca antes.
“Estas observaciones nos cuentan mucho más sobre la historia de Urano. Es un mundo mucho más dinámico de lo que se podría pensar”, dijo el autor principal Alex Akins, del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el sur de California. “No es una simple bola azul de gas. Pasan muchas cosas bajo su capa externa”.
Urano se está mostrando más estos días, gracias a la posición en órbita del planeta . Este planeta exterior tarda 84 años en dar una vuelta completa alrededor del sistema solar, y en las últimas décadas los polos no apuntaban hacia la Tierra. Desde 2015, aproximadamente, los científicos tienen una mejor visión y han podido observar más profundamente la atmósfera polar.
El ciclón de Urano, de forma compacta y con aire cálido y seco en su núcleo, es muy parecido a los detectados por la Cassini de la NASA en Saturno. Con estos nuevos descubrimientos, se han identificado ciclones (que giran en el mismo sentido que su planeta) o anticiclones (que giran en sentido contrario) en los polos de todos los planetas de nuestro sistema solar, excepto Mercurio, que carece de atmósfera.
Pero, a diferencia de los huracanes terrestres, los ciclones de Urano y Saturno no se forman sobre el agua (no se sabe que ninguno de los dos planetas tenga agua líquida) y no se desplazan, sino que se fijan en los polos. Los investigadores seguirán de cerca la evolución de este ciclón recién descubierto en Urano en los próximos años.
Utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, los astrónomos han realizado una medición única que indica que un chorro, surcando el espacio a velocidades superiores al 99,97% de la velocidad de la luz, fue impulsado por la titánica colisión entre dos estrellas de neutrones.
El evento explosivo, llamado GW170817, se observó en agosto de 2017. La explosión liberó una energía comparable a la de una explosión de supernova. Fue la primera detección de ondas gravitacionales y radiación gamma de una fusión de estrellas de neutrones binarias.
Dos estrellas de neutrones, los núcleos sobrevivientes de estrellas masivas que explotaron, chocaron enviando una onda a través del tejido del espacio-tiempo en un fenómeno llamado ondas gravitacionales. Como consecuencia, un chorro de radiación fue expulsado a casi la velocidad de la luz, golpeando el material que rodeaba los restos. Los astrónomos usaron el Hubble para medir el movimiento de una parte de material contra la que se estrelló el chorro. Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA; Productor principal: Paul Morris.
Este fue un hito importante en la investigación que se está llevando a cabo de estas extraordinarias colisiones. Las consecuencias de esta fusión fueron vistas por 70 observatorios en todo el mundo y en el espacio, en una amplia franja del espectro electromagnético además de la detección de ondas gravitacionales. Esto anunció un avance significativo para el campo emergente del Time Domain and Multi-Messenger Astrophysics, el uso de múltiples “mensajeros” como la luz y las ondas gravitacionales para estudiar el universo a medida que cambia con el tiempo.
Los científicos apuntaron rápidamente al Hubble al sitio de la explosión solo dos días después. Las estrellas de neutrones colapsaron en un agujero negro cuya poderosa gravedad comenzó a atraer material hacia él. Ese material formó un disco que giraba rápidamente y generaba chorros que salían de sus polos. El feroz chorro se estrelló y arrastró material en la capa de escombros de la explosión en expansión. Esto incluía una parte de material a través de la cual emergió un chorro.
Si bien el evento tuvo lugar en 2017, los científicos tardaron varios años en encontrar una forma de analizar los datos del Hubble y los datos de otros telescopios para pintar esta imagen completa.
La observación del Hubble se combinó con observaciones de múltiples radiotelescopios de la National Science Foundation para realizar interferometría de línea de base muy larga (VLBI). Los datos de radio se tomaron 75 días y 230 días después de la explosión.
“Estoy asombrado de que el Hubble pueda brindarnos una medición tan precisa, que rivaliza con la precisión lograda por los poderosos telescopios de radio VLBI repartidos por todo el mundo”, dijo Kunal P. Mooley de Caltech, en Pasadena (California), autor principal de un artículo que se publica hoy en la revista Nature.
Los autores utilizaron datos del Hubble junto con datos del satélite Gaia de la ESA (Agencia Espacial Europea), además de VLBI, para lograr una precisión extrema. “Se necesitaron meses de análisis cuidadoso de los datos para realizar esta medición”, dijo Jay Anderson, del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland.
Ilustración de la colisión de dos estrellas de neutrones. La colisión entre dos remanentes estelares densos libera la energía de 1.000 explosiones estándar de nova estelar. Como consecuencia de la colisión, un chorro de radiación es expulsado casi a la velocidad de la luz. El chorro se dirige a lo largo de un estrecho haz confinado por potentes campos magnéticos. El chorro se estrelló y arrastró material en el medio interestelar circundante. Créditos: Elizabeth Wheatley (STScI).
Al combinar las diferentes observaciones, pudieron identificar el lugar de la explosión. Los datos del Hubble mostraron que el chorro se movía a una velocidad aparente de siete veces la velocidad de la luz. Las observaciones de radio muestran que el chorro luego desaceleró a una velocidad aparente cuatro veces más rápida que la velocidad de la luz.
En realidad, nada puede superar la velocidad de la luz, por lo que este movimiento “superlumínico” es una ilusión. Debido a que el chorro se acerca a la Tierra casi a la velocidad de la luz, la luz que emite en un momento posterior tiene una distancia más corta por recorrer. En esencia, el chorro está persiguiendo su propia luz. En realidad ha pasado más tiempo entre la emisión de la luz del chorro de lo que percibe el observador. Esto hace que se sobrestime la velocidad del objeto, en este caso aparentemente superando la velocidad de la luz.
“Nuestro resultado indica que el chorro se movía al menos al 99,97% de la velocidad de la luz cuando emanó”, dijo Wenbin Lu de la Universidad de California, Berkeley.
Las mediciones del Hubble, combinadas con las mediciones del VLBI, anunciadas en 2018, fortalecen en gran medida la supuesta conexión entre las fusiones de estrellas de neutrones y los estallidos de rayos gamma de corta duración. Esa conexión requiere que emerja un chorro de movimiento rápido, que ahora se ha medido en GW170817.
En la actualidad, existe una discrepancia entre los valores de la constante de Hubble estimados para el universo primitivo y el universo cercano, uno de los mayores misterios de la astrofísica actual. Los diferentes valores se basan en mediciones extremadamente precisas realizadas por el Hubble y otros observatorios, de supernovas de tipo Ia y mediciones del fondo de microondas cósmico realizadas por el satélite Planck de la ESA. Realizar más observaciones de chorros relativistas podrían añadir información para los astrónomos que intentan resolver el rompecabezas.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA. El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt (Maryland), administra el telescopio. El Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore (Maryland), lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. El STScI es operado para la NASA por la Association of Universities for Research in Astronomy, en Washington, D.C.
ANGSA 73001 Extracción de Gases (muestra de núcleo profundo del Apolo 17 73001). Fecha de la foto: 15 de febrero de 2022. Ubicación: Edificio 31, Laboratorio Experimental Apolo. Fotógrafo: Robert Markowitz.
La gente dice que las cosas buenas les llegan a los que esperan. La NASA cree que 50 años es la cantidad de tiempo adecuada, ya que comienza a aprovechar una de las últimas muestras lunares sin abrir de la era Apolo para aprender más sobre la Luna y prepararse para regresar a su superficie.
La muestra está siendo abierta en el Centro Espacial Johnson de la NASA, en Houston, por la División de Ciencias de Investigación y Exploración de Astromateriales (ARES), que protege, estudia y comparte la colección de muestras extraterrestres de la NASA. Este trabajo está siendo dirigido por el Programa de Análisis de Muestras de la Próxima Generación de Apolo (ANGSA), un equipo científico que tiene como objetivo aprender más sobre la muestra y la superficie lunar antes de las próximas misiones Artemisa al polo sur de la Luna.
“Comprender la historia geológica y la evolución de las muestras de la Luna en los sitios de aterrizaje del Apolo, nos ayudará a prepararnos para los tipos de muestras que se pueden encontrar durante Artemisa”, dijo Thomas Zurbuchen, administrador asociado de la Dirección de Misiones Científicas de la NASA, en Washington. “Artemisa tiene como objetivo traer muestras frías y selladas de cerca del polo sur lunar. Esta es una oportunidad emocionante de aprendizaje para comprender las herramientas necesarias para recolectar y transportar estas muestras, analizarlas y almacenarlas en la Tierra para futuras generaciones de científicos”.
Cuando los astronautas del Apolo devolvieron estas muestras hace unos 50 años, la NASA tuvo la previsión de mantener algunas de ellas sin abrir.
“La agencia sabía que la ciencia y la tecnología evolucionarían y permitirían a los científicos estudiar el material de nuevas formas para abordar nuevas preguntas en el futuro”, dijo Lori Glaze, directora de la División de Ciencias Planetarias en la sede de la NASA. “La iniciativa ANGSA fue diseñada para examinar estas muestras especialmente almacenadas y selladas”.
La muestra ANGSA 73001 es parte de una muestra del tubo impulsor del Apolo 17 recolectada por los astronautas Eugene Cernan y Harrison “Jack” Schmitt en diciembre de 1972. Los astronautas clavaron un par de tubos conectados de unos 4 por 35 centímetros en la superficie lunar. para así recolectar segmentos de rocas y suelo de un depósito de deslizamiento de tierra en el valle Tauro-Littrow de la Luna. Luego, los astronautas sellaron individualmente un tubo impulsor al vacío en la Luna antes de llevarlo de regreso a la Tierra; solo dos tubos impulsores fueron sellados al vacío en la Luna de esta manera, y este es el primero que se abre. La otra mitad de este tubo impulsor, 73002, se devolvió en un contenedor normal (sin sellar). El tubo sellado se ha almacenado cuidadosamente en un tubo de vacío exterior protector y en un entorno de atmósfera controlada en Johnson desde entonces. El segmento sin sellar se abrió en 2019 y reveló una interesante variedad de granos y objetos más pequeños (pequeñas rocas), que los geólogos lunares estaban ansiosos por estudiar.
Ahora, los científicos están centrando su atención en el segmento inferior sellado del núcleo. La temperatura en el fondo del núcleo era increíblemente fría cuando se recolectó, lo que significa que los volátiles (sustancias que se evaporan a temperaturas normales, como el hielo de agua y el dióxido de carbono) podrían haber estado presentes. Están particularmente interesados en los volátiles de estas muestras de las regiones ecuatoriales de la Luna, porque permitirán que los futuros científicos que estudien las muestras de Artemisa comprendan mejor dónde y qué volátiles podrían estar presentes en esas muestras.
De frente desde la izquierda, los Dres. Ryan Zeigler, Rita Parai, Francesca McDonald, Chip Shearer y atrás de izquierda a derecha, los Dres. Zach Sharp de la Universidad de Nuevo México y Francis McCubbin, conservador de astromateriales de la División de Ciencias de Exploración e Investigación de Astromateriales (ARES), observan emocionados cómo se extrae gas en el colector después de perforar el tubo interno. Créditos: NASA/James Blair.
La cantidad de gas que se espera que esté presente en esta muestra sellada de Apolo es probablemente muy baja. Si los científicos pueden extraer con cuidado estos gases, pueden analizarse e identificarse utilizando tecnología moderna de espectrometría de masas. Esta tecnología, que ha evolucionado a niveles de extrema sensibilidad en los últimos años, puede determinar con precisión la masa de moléculas desconocidas y utilizar esos datos para identificarlas con precisión. Esto no solo mejora las mediciones, sino que también significa que el gas recolectado se puede dividir en porciones más pequeñas y compartir con más investigadores que realizan diferentes tipos de ciencia lunar.
Ryan Zeigler de la NASA, el conservador de muestras del Apolo, está supervisando el proceso de extracción del gas y la roca. También es trabajo de Zeigler preparar, catalogar y compartir adecuadamente la muestra con otras personas para la investigación.
Desde la izquierda, la Dra. Juliane Gross, coordinadora adjunta de Apolo de la División de Ciencias de Exploración e Investigación de Astromateriales (ARES), junto con los Dres. Alex Meshik y Olga Pravdivtseva, de la Universidad de Washington en St. Louis, comienzan un proceso de extracción de gas utilizando el colector. Fotógrafo: James Blair.
“Mucha gente se está emocionando”, dijo Zeigler. “Chip Shearer, de la Universidad de Nuevo México, propuso el proyecto hace más de una década, y durante los últimos tres años, hemos tenido dos grandes equipos desarrollando un equipo único para hacerlo posible”.
El dispositivo que se usa para extraer y recolectar el gas, llamado colector, fue desarrollado por los Dres. Alex Meshik, Olga Pravdivtseva y Rita Parai, de la Universidad de Washington, en St. Louis. La Dra. Francesca McDonald, de la Agencia Espacial Europea, dirigió un grupo en la construcción de la herramienta especial para perforar cuidadosamente el contenedor que incluye la muestra lunar sin dejar escapar ningún gas. Juntos han creado y probado rigurosamente un sistema único para recolectar el material extremadamente valioso (gas y sólido), que está sellado dentro de los contenedores.
El 11 de febrero, el equipo comenzó el cuidadoso proceso de varios meses para extraer la muestra abriendo primero el tubo protector exterior y capturando el gas del interior. Zeigler y su equipo sabían qué gases deberían estar presentes dentro del contenedor exterior y encontraron que todo estaba como se esperaba. El tubo parecía no contener gas lunar, lo que indica que el sello del tubo de muestra interno probablemente todavía estaba intacto. El 23 de febrero, el equipo comenzó el siguiente paso: un proceso de varias semanas para perforar el contenedor interior y recolectar lentamente los gases lunares que, con suerte, todavía están dentro.
Desde la izquierda, la Dra. Juliane Gross, coordinadora adjunta de Apolo de la División de Investigación y Ciencia de Exploración de Astromateriales (ARES), y la Dra. Francesca McDonald, de la ESA, toman medidas precisas del dispositivo de perforación antes de usar la herramienta recientemente desarrollada. Créditos: NASA/James Blair.
Una vez que finalice el proceso de extracción de gas, el equipo de ARES se preparará para retirar con cuidado la tierra y las rocas de su contenedor, probablemente a finales de esta primavera.
Se puede obtener más información sobre cómo la NASA estudia las muestras de Apolo y otros cuerpos celestes en: https://ares.jsc.nasa.gov
