La cápsula del tiempo a bordo de la misión Lucy de la NASA

En la década de 1970, cuatro naves espaciales comenzaron sus viajes hacia los confines de nuestro Sistema Solar. Fueron los primeros objetos construidos por humanos que se aventuraron en el espacio interestelar, por ello,  la NASA decidió colocar placas en Pioneer 10 y 11 y registros de oro en las naves espaciales Voyager 1 y 2, como un medio simbólico de comunicación con  cualquier navegante extraterrestre que algún día pueda encontrar estas naves espaciales. Continuando con este legado, la nave espacial Lucy de la NASA llevará una placa similar. Sin embargo, debido a que Lucy no se aventurará fuera de nuestro Sistema Solar, la placa de Lucy es una cápsula del tiempo con mensajes para nuestros descendientes.

Es la primera misión que viajará a los asteroides troyanos, Lucy examinará esta enigmática población de pequeños cuerpos que orbitan alrededor del Sol más allá del cinturón de asteroides principal. Como estos asteroides nunca antes explorados son en muchos sentidos “fósiles” de la formación y evolución de los planetas, la nave espacial Lucy recibe su nombre en honor al ancestro humano fosilizado descubierto un año después de que Pioneer 11 comenzara su viaje fuera del Sistema Solar. El nombre de Lucy se inspiró en la canción de los Beatles “Lucy in the Sky with Diamonds”.

Crédito: Goddard Space Flight Center de la NASA.

Después de que Lucy termine de visitar un número récord de asteroides en una sola misión en 2033 (8 asteroides en 6 órbitas independientes alrededor del Sol), la nave espacial Lucy continuará viajando entre los asteroides troyanos y la órbita de la Tierra durante al menos cientos de miles, sino millones, de años. Es fácil imaginar que algún día en un futuro lejano nuestros descendientes encontrarán a Lucy flotando entre los planetas. Por lo tanto, el equipo de Lucy eligió poner una cápsula del tiempo a bordo de la nave espacia en forma de placa, mensajes esta vez no para extraterrestres desconocidos, sino para aquellos que vendrán después de nosotros. La placa se instaló en la nave espacial en una ceremonia en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado, el 9 de julio de 2021.

Esta cápsula del tiempo contiene mensajes de miembros prominentes de nuestra sociedad; individuos que nos han pedido que contemplemos el estado de la condición humana así como nuestro lugar en el universo. A estos líderes reflexivos se les pidió que brindaran consejos, palabras de sabiduría, palabras de alegría y palabras de inspiración a quienes pudieran leer esta placa en un futuro lejano. Estos mensajes fueron solicitados a los premios Nobel de Literatura, los Poetas Laureados de los Estados Unidos y otras figuras inspiradoras, incluidos los miembros de la banda que indirectamente inspiraron el nombre de la misión Lucy.

La placa incluye una representación del Sistema Solar el día del lanzamiento de Lucy, el 16 de octubre de 2021. También muestra el plan de la trayectoria de la nave espacial Lucy, viajando entre los enjambres de troyanos y la órbita de la Tierra.

La NASA colocó esta placa con la esperanza de que la exploración espacial continúe y algún día los astro-arqueólogos puedan viajar entre los planetas y recuperar esta nave espacial como un icono de los tiempos en los que la humanidad dio sus primeros pasos para explorar nuestro Sistema Solar.

Southwest Research Institute en Boulder, Colorado es la principal institución investigadora. El Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, brinda administración general de misiones, ingeniería de sistemas y garantía de seguridad y misión. Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado, está construyendo la nave espacial. Lucy es la decimotercera misión del Discovery Program de la NASA. El Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el Discovery Program para la Science Mission Directorate de la agencia en Washington, D.C.

Edición: R. Castro.

Galaxia de disco NGC 5866.

Esta es una vista única del Telescopio Espacial Hubble de la NASA de la galaxia de disco NGC 5866, inclinada con respecto a nuestra línea de visión. Créditos:
NASA, ESA y el equipo del Hubble Heritage (STScI/AURA). Reconocimiento: W. Keel (Universidad de Alabama, Tuscaloosa).

La visión nítida del Hubble revela una clara línea de polvo que divide la galaxia en dos mitades. La imagen resalta la estructura de la galaxia: una sutil protuberancia rojiza que rodea un núcleo brillante, un disco azul de estrellas que corre paralelo a la línea de polvo y un halo exterior transparente.

Se pueden ver algunos tenues rastros de polvo alejándose del disco de la galaxia hacia el abultamiento y el halo interior de la galaxia. El halo exterior está salpicado de numerosos cúmulos unidos gravitacionalmente de casi un millón de estrellas cada uno, conocidos como cúmulos globulares. Las galaxias de fondo, que están de millones a miles de millones de años luz más lejos que NGC 5866, también se ven a través del halo.

NGC 5866 es una galaxia de disco de tipo “S0” (pronunciado s-cero). Visto de frente, se vería como un disco plano y liso con una pequeña estructura en espiral. Permanece en la categoría de espiral debido a la planitud del disco principal de estrellas en oposición a la clase de galaxias más esféricamente redondeadas (o elipsoidales) llamadas “elípticas”. Estas galaxias S0, con discos como espirales y grandes protuberancias como elípticas, se denominan galaxias “lenticulares”.

La línea de polvo está ligeramente deformada en comparación con el disco de luz estelar. Esta deformación indica que NGC 5866 puede haber sufrido una perturbación de marea gravitacional en el pasado distante, por un encuentro cercano con otra galaxia. Esto es plausible porque es el miembro más grande de un pequeño cúmulo conocido como el grupo de galaxias NGC 5866. El disco de luz estelar en NGC 5866 se extiende mucho más allá del disco de polvo. Esto significa que el polvo y el gas, aún en la galaxia y potencialmente disponibles para formar estrellas, no se extienden tan lejos en el disco como lo hicieron cuando se formaron la mayoría de estas estrellas en el disco.

La imagen del Hubble muestra que NGC 5866 comparte otra propiedad con las galaxias espirales más ricas en gas. Numerosos filamentos que se extienden perpendicularmente al disco marcan los bordes del carril de polvo. Estos son de corta duración a escala astronómica, ya que las nubes de polvo y gas perderán energía debido a colisiones entre sí y colapsarán en un disco plano y delgado.

Para las galaxias espirales, la incidencia de estos dedos de polvo se correlaciona bien con los indicadores de cuántas estrellas se han formado recientemente, ya que la entrada de energía de las estrellas masivas jóvenes mueve el gas y el polvo para crear estas estructuras. La delgadez de las líneas de polvo en S0 se ha discutido en atlas de galaxias terrestres, pero se necesitó la resolución del Hubble para demostrar que pueden tener sus propios dedos más pequeños y también chimeneas de polvo.

NGC 5866 se encuentra en la constelación norteña Draco, a una distancia de 44 millones de años luz (13,5 Megaparsecs). Tiene un diámetro de aproximadamente 60.000 años luz (18.400 parsecs), solo dos tercios del diámetro de la Vía Láctea, aunque su masa es similar a la de nuestra galaxia. Esta imagen del Hubble de NGC 5866 es una combinación de observaciones azules, verdes y rojas tomadas con la Advance Camera for Surveys, en noviembre de 2005.

Editada por Carolina Gutiérrez Rama.

El público nombra al “maniquí lunar” que volará alrededor de la Luna en la misión Artemis I.

Arturo Campos, gerente del subsistema de energía eléctrica del módulo lunar Apolo 13.
Créditos: Cortesía de la familia Campos.

“Comandante Moonikin Campos” es el nombre oficial del maniquí que se lanzará a bordo de Artemis I, la prueba de vuelo sin tripulación de la NASA del cohete Sistema de Lanzamiento Espacial (SLS por sus siglas en inglés) y la nave espacial Orión alrededor de la Luna a finales de este año. El moonikin (un juego de palabras en inglés para “maniquí lunar”) recibió su nombre como resultado de un torneo por eliminatorias en honor a personajes y programas de la NASA u objetos astronómicos. La NASA recibió más de 300.000 votos.

El nombre Campos está dedicado a Arturo Campos, quien jugó un papel clave para traer a Apolo 13 de regreso a la Tierra de manera segura. La última eliminatoria fue entre Campos y Delos, una referencia a la isla donde nacieron Apolo y Artemisa, según la mitología griega.

“Nuestro regreso a la Luna mediante Artemis es un esfuerzo global, y siempre estamos buscando nuevas formas de involucrar al público en nuestras misiones. Este concurso, que está ayudando a allanar el camino para un regreso humano a la Luna, también rinde homenaje a un individuo importante de nuestra familia de la NASA: Arturo Campos”, dijo Brian Odom, historiador jefe interino de la NASA en el Centro Marshall de Vuelo Espacial en Huntsville, Alabama. “Es un tributo apropiado a Campos el hecho de que los datos obtenidos de Artemis I nos ayudarán a prepararnos para llevar a los astronautas, incluida la primera mujer y la primera persona de color, a la Luna, donde nos prepararemos para Marte”.

Los otros seis nombres que compitieron fueron:

  • ACE, siglas en inglés de “Artemis Crew Explorer” (explorador de tripulación Artemis).
  • DUHART, una dedicatoria a Irene Duhart Long, directora médica del Centro Espacial Kennedy de 2000 a 2010.
  • MONTGOMERY, dedicado a Julius Montgomery, el primer afroamericano que trabajó como profesional técnico en la Estación de la Fuerza Aérea de Cabo Cañaveral, ahora conocida como Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral.
  • RIGEL, una superestrella gigante en la constelación de Orión.
  • SHACKLETON, un cráter en el polo sur de la Luna, que lleva el nombre del famoso explorador antártico Ernest Shackleton.
  • WARGO, dedicado a Michael Wargo, el primer jefe científico de exploración de la NASA.

El “maniquí lunar” es un maniquí de cuerpo masculino utilizado anteriormente en las pruebas de vibración de Orión. Campos ocupará el asiento del comandante en el interior de la nave y llevará un traje Sistema de supervivencia de tripulación Orion, el mismo traje espacial que usarán los astronautas de Artemis durante el lanzamiento, la entrada y las otras fases dinámicas de sus misiones.

Campos estará equipado con dos sensores de radiación y tendrá sensores adicionales debajo de su reposacabezas y detrás de su asiento para registrar datos de aceleración y vibración durante toda la misión. Los datos de la experiencia del maniquí lunar ayudarán a la NASA a proteger a los astronautas durante Artemis II, la primera misión en más de 50 años que enviará tripulación en órbita alrededor de la Luna.

El “maniquí lunar” es uno de los tres “pasajeros” que volarán a bordo de Orión para poner a prueba los sistemas de la nave espacial. Dos modelos de torsos humanos femeninos, conocidos como fantasmas, también estarán a bordo. “Zohar” y “Helga”, nombrados respectivamente por la Agencia Espacial de Israel (ISA) y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR), darán apoyo al Experimento de Radiación AstroRad de Matroshka (MARE), un estudio para proporcionar datos sobre los niveles de radiación que se dan durante las misiones lunares.

El cohete SLS de la NASA y la nave espacial Orión, junto con un sistema comercial de aterrizaje humano y el puesto de avanzada Gateway en órbita lunar, son vitales para los planes de exploración del espacio profundo de la agencia. Trabajando con socios comerciales e internacionales, la NASA se compromete a establecer la primera presencia a largo plazo en y alrededor de la Luna bajo el programa Artemis. Usando robots y humanos para explorar más que nunca, la NASA también utilizará la Luna para el próximo salto gigante de la humanidad: enviar a los primeros astronautas a Marte.

Pulsa aquí para más información (en inglés) sobre las misiones Artemis de la NASA en y alrededor de la Luna.

Pulsa aquí para más información sobre el ingeniero Arturo Campos.

Editado por Carolina Gutiérrez Rama.

¿Qué es un asteroide?

Esta serie de imágenes de MapCam se tomó en el transcurso de unas cuatro horas el 4 de diciembre de 2018, cuando OSIRIS-REx hizo su primer paso sobre el polo norte de Bennu. Las imágenes fueron capturadas cuando la nave espacial se dirigía hacia Bennu, poco antes de su aproximación más cercana al polo del asteroide. Créditos: NASA/Goddard/Universidad de Arizona.

Los asteroides, a veces llamados planetas menores, son restos rocosos que quedaron de la formación inicial de nuestro sistema solar hace unos 4.600 millones de años.

A julio de 2021, el recuento de asteroides conocidos es 1097148. La mayor parte de estos antiguos escombros espaciales se pueden encontrar orbitando nuestro Sol entre Marte y Júpiter, dentro del cinturón principal de asteroides. Los asteroides varían en tamaño desde Vesta, el más grande, con alrededor de 530 kilómetros de diámetro, hasta cuerpos que tienen menos de 10 metros de ancho. La masa total de todos los asteroides combinados es menor que la de nuestra Luna.

La mayoría de los asteroides tiene formas irregulares, aunque algunos son casi esféricos y, a menudo, tienen cráteres. A medida que giran alrededor del Sol en órbitas elípticas, los asteroides también giran, a veces de manera bastante errática, cayendo a medida que avanzan. Se sabe que más de 150 asteroides tienen una pequeña luna compañera (algunos tienen dos). También hay asteroides binarios (o dobles), en los que dos cuerpos rocosos de tamaño similar se orbitan entre sí, así como sistemas de asteroides triples.

Esta imagen en color está hecha de imágenes tomadas por el sistema de imágenes de la nave espacial Galileo de la NASA, unos 15 minutos antes de su aproximación más cercana al asteroide 243 Ida, el 28 de agosto de 1993. Las imágenes utilizadas pertenecen a la secuencia en la que se descubrió originalmente la luna de Ida; la luna es visible a la derecha del asteroide. Créditos: NASA/JPL.

Composición

Las tres amplias clases de composición de asteroides son los tipos C, S y M.

• Los asteroides de tipo C (condrita) son los más comunes. Probablemente se componen de rocas de arcilla y silicato, y tienen apariencia oscura. Se encuentran entre los objetos más antiguos del sistema solar.

• Los tipos S (“rocosos”) se componen de materiales de silicato y níquel-hierro.

• Los tipos M son metálicos (níquel-hierro). Las diferencias en composición de los asteroides están relacionadas con cómo de lejos del Sol se formaron. Algunos experimentaron altas temperaturas después de formarse y derretirse parcialmente, con el hierro hundiéndose hacia el centro y forzando la lava basáltica (volcánica) a la superficie.

Ida es el segundo asteroide encontrado por una nave espacial. Parece tener unos 50 kilómetros de longitud, más del doble que Gaspra, el primer asteroide observado por Galileo en octubre de 1991. Ida es un asteroide de forma irregular colocado por científicos en la clase S. Créditos: NASA/JPL.

Las órbitas de los asteroides pueden cambiar por la gravedad masiva de Júpiter y por encuentros cercanos ocasionales con Marte u otros objetos. Estos encuentros pueden sacar asteroides del cinturón principal y lanzarlos al espacio en todas direcciones a través de las órbitas de los otros planetas. Asteroides perdidos y fragmentos de asteroides se han estrellado contra la Tierra y otros planetas en el pasado, desempeñando un papel importante en la alteración de la historia geológica de los planetas y en la evolución de la vida en la Tierra.

Los científicos monitorizan continuamente los asteroides que pasan cerca de la Tierra, cuyos caminos se entrecruzan con la órbita de nuestro planeta, y los asteroides cercanos a la Tierra que se acercan a la distancia orbital de esta, dentro de unos 45 millones de kilómetros, y pueden representar un peligro de impacto. El radar es una herramienta valiosa para detectar y controlar posibles riesgos de impacto. Al reflejarse las señales transmitidas en la superficie de los objetos, se pueden derivar imágenes y otra información a partir de los ecos. Los científicos pueden aprender mucho sobre la órbita, la rotación, el tamaño, la forma y la concentración de metales de un asteroide.

Clasificación de los asteroides

Cinturón de asteroides principal: la mayoría de los asteroides conocidos orbitan dentro del cinturón de asteroides entre Marte y Júpiter, generalmente con órbitas no muy alargadas. Se estima que el cinturón contiene entre 1,1 y 1,9 millones de asteroides de más de 1 kilómetro de diámetro, y millones de asteroides más pequeños. Al principio de la historia del sistema solar, la gravedad de Júpiter recién formado puso fin a la formación de cuerpos planetarios en esta región y provocó que los cuerpos pequeños chocaran entre sí, fragmentándolos en los asteroides que observamos hoy.

Troyanos: estos asteroides comparten una órbita con un planeta más grande, pero no chocan con él porque se agrupan alrededor de dos lugares especiales en la órbita (llamados Puntos de Lagrange L4 y L5). Allí, la atracción gravitacional del Sol y el planeta se equilibra con la tendencia de un troyano a volar fuera de órbita. Los troyanos de Júpiter forman la población más importante de asteroides de este tipo. Se cree que son tan numerosos como los asteroides del cinturón de asteroides. Hay troyanos de Marte y Neptuno, y la NASA anunció el descubrimiento de un troyano terrestre en 2011.

Asteroides cercanos a la Tierra: estos objetos tienen órbitas que pasan cerca de la Tierra. Los asteroides que realmente cruzan la trayectoria orbital de la Tierra se conocen como cruzadores de la Tierra.

Bennu y otros asteroides representan los componentes básicos de los planetas rocosos de nuestro sistema solar. Créditos: NASA.

Cómo se nombra a los asteroides 

El Comité de Nomenclatura de Cuerpos Pequeños de la Unión Astronómica Internacional (IAU, por sus siglas en inglés) no es muy estricto cuando se trata de nombrar asteroides. Como resultado, ahí fuera, orbitando el Sol, tenemos una roca espacial gigante que lleva el nombre del Sr. Spock (un gato nombrado en honor al famoso personaje de Star Trek). También hay una roca espacial que lleva el nombre del fallecido músico de rock Frank Zappa. Hay tributos más serios, como los siete asteroides que llevan el nombre de la tripulación del transbordador espacial Columbia, fallecida en un accidente en 2003.

Los asteroides también reciben nombres de lugares y una variedad de otras cosas (la IAU desaconseja nombrar asteroides como las mascotas, por lo que el Sr. Spock está solo).

A los asteroides también se les asigna un número, por ejemplo 99942 Apophis. El Centro Astrofísica de Harvard-Smithsonian mantiene una lista bastante actualizada de nombres de asteroides.

Traducido por ciencia.nasa

Editado por Carolina Gutiérrez Rama.

Extensión de dos años para el telescopio espacial de búsqueda de asteroides

Durante dos años más, Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) de la NASA, continuará su búsqueda de asteroides y cometas, incluidos objetos que podrían representar un peligro para la Tierra. Esta extensión de la misión significa que el prolífico telescopio espacial de caza de objetos cercanos a la Tierra (NEO) de la NASA, continuará sus operaciones hasta junio de 2023.

“En la NASA, siempre estamos mirando hacia arriba, examinando el cielo a diario para encontrar peligros potenciales y explorando asteroides para ayudar a descubrir los secretos de la formación de nuestro sistema solar”, dijo Bill Nelson, el administrador de la NASA. “Utilizando telescopios terrestres, ya se han descubierto más de 26.000 asteroides cercanos a la Tierra, pero hay muchos más por encontrar. Mejoraremos nuestras observaciones con observadores espaciales como NEOWISE y el futuro, NEO Surveyor mucho más capaz de encontrar asteroides desconocidos más rápidamente e identificar asteroides y cometas potencialmente peligrosos antes de que sean una amenaza para nosotros en la Tierra”.

Lanzado originalmente como la misión Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) en diciembre de 2009, el telescopio espacial examinó todo el cielo en longitudes de onda infrarrojas, detectando asteroides, estrellas tenues y algunas de las galaxias más débiles visibles en el espacio profundo. WISE completó su misión principal cuando agotó su refrigerante criogénico y se puso en hibernación en febrero de 2011. Las observaciones se reanudaron en diciembre de 2013 cuando la División de Ciencias Planetarias de la NASA reutilizó el telescopio espacial como “NEOWISE” para identificar asteroides y cometas en todo el sistema solar, con especial atención a los que pasan cerca de la órbita terrestre.

“NEOWISE proporciona una capacidad única e importantísima en nuestra misión global de defensa planetaria, al permitirnos medir rápidamente la emisión infrarroja y estimar con mayor precisión el tamaño de los asteroides peligrosos a medida que se descubren”, dijo Lindley Johnson, oficial de Planetary Defense  de la NASA y jefe de la Planetary Defense Coordination Office (PDCO) en la Sede de la NASA en Washington. “La extensión de la misión de NEOWISE destaca no solo el importante trabajo que se está realizando para salvaguardar nuestro planeta, sino también los valiosos datos científicos que está recopilando de asteroides y cometas en el espacio”.

A medida que los asteroides son calentados por el Sol, liberan este calor como una débil radiación infrarroja. Al estudiar esta firma infrarroja, los científicos pueden conocer el tamaño de un asteroide y compararlo con las mediciones de observaciones realizadas por telescopios ópticos en tierra. Esta información puede ayudarnos a comprender cómo de reflectante es su superficie, al mismo tiempo que proporciona pistas sobre su composición.

Hasta la fecha, NEOWISE ha proporcionado una estimación del tamaño de más de 1.850 NEO, lo que nos ayuda a comprender mejor a nuestros vecinos más cercanos del sistema solar. En marzo de 2021, la misión realizó 1.130.000 observaciones infrarrojas confirmadas de aproximadamente 39.100 objetos en todo el sistema solar desde su reinicio en 2013. Los datos de la misión se comparten libremente en el archivo dirigido por IPAC/Caltech y los datos han contribuido a más de 1.600 estudios revisados. La Universidad de Arizona también colabora con la misión NEOWISE como institución de origen de la investigadora principal de NEOWISE, Amy Mainzer, que es profesora de ciencia planetaria en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad.

El cometa NEOWISE, que fue descubierto el 27 de marzo de 2020 por la misión Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer (NEOWISE) de la NASA, capturado el 6 de julio de 2020 sobre el horizonte noreste justo antes del amanecer en Tucson.
Créditos: Vishnu Reddy.

Entre sus muchos logros después de su reactivación, NEOWISE también descubrió el cometa NEOWISE, que recibió el nombre de la misión y deslumbró a los observadores de todo el mundo en 2020.

El reemplazo de NEOWISE, el NEO Surveyor, está programado para lanzarse en 2026 y ampliará en gran medida lo que hemos aprendido y seguimos aprendiendo de NEOWISE.

“NEOWISE nos ha enseñado mucho sobre cómo encontrar, rastrear y caracterizar asteroides y cometas que se acercan a la Tierra, utilizando un telescopio infrarrojo espacial”, dijo Mainzer. “La misión sirve como un precursor importante para llevar a cabo una búsqueda más completa de estos objetos, utilizando el nuevo telescopio que estamos construyendo, el NEO Surveyor”. Mainzer también es líder de la misión NEO Surveyor.

El proyecto NEOWISE es administrado por el Jet Propulsion Laboratory de la NASA en el sur de California, una división de Caltech, y la Universidad de Arizona, con el apoyo del PDCO de la NASA.

Edición: R. Castro.

Los agujeros negros supermasivos pueden generar “tsunamis” en el escape de gas.

La representación de este artista muestra un agujero negro supermasivo envuelto en polvo y características extrañas en el gas cercano. Los rayos X de alta energía del disco que rodea el agujero negro interactúan con este gas y dan lugar a dos características inusuales: Tsunamis (“ondas” azul claro sobre el disco) y una calle de vórtice de Kármán (naranja). Las simulaciones por ordenador muestran que estos fenómenos serían muy grandes, en la escala de años luz. Créditos: Ilustración de Nima Abkenar.

Los agujeros negros son misteriosos por sí mismos. Pero para los astrofísicos teóricos como Proga, un rompecabezas mayor es resolver las ecuaciones matemáticas que describen cómo los agujeros negros distorsionan sus entornos, incluso a decenas de años luz de distancia.

Cuando un agujero negro con una masa superior a un millón de soles se alimenta de material de un disco circundante en el centro de una galaxia, el sistema se denomina “núcleo galáctico activo”. Los núcleos galácticos activos también pueden tener chorros relativistas en sus polos y una gruesa capa de material que bloquea nuestra vista de la actividad central. Pero el plasma que circula por encima del disco, lo suficientemente lejos como para que no caiga en el agujero negro, brilla increíblemente en rayos X, tan brillante que los astrónomos han podido catalogar más de un millón de estos objetos.

Los fuertes vientos, al menos en parte impulsados ​​por esta radiación, salen de esta región central en lo que se llama un “flujo de salida”. Los investigadores quieren comprender las complicadas interacciones del gas con los rayos X, y no solo cerca del horizonte de eventos, donde se producen esos rayos X. Los efectos de estos rayos X centrales pueden ser importantes hasta a decenas de años luz del agujero negro. Además de lanzar flujos de salida, la irradiación de rayos X puede explicar la presencia de varias poblaciones de regiones más densas, llamadas nubes. El año pasado, Proga y sus colaboradores publicaron simulaciones que muestran que se pueden producir nubes más distantes dentro de un flujo de salida.

“Estas nubes son diez veces más calientes que la superficie del Sol y se mueven a la velocidad del viento solar, por lo que son objetos bastante exóticos, y por los que no querríamos que volara un avión”, dijo el autor principal Tim Waters, investigador postdoctoral en UNLV, quien también es científico invitado en el Laboratorio Nacional de Los Álamos.

Ahora, el grupo ha demostrado por primera vez cuán complicadas son realmente las nubes dentro de estos flujos de salida del motor del agujero negro central. Sus simulaciones muestran que justo dentro de la distancia donde el agujero negro supermasivo pierde su control sobre la materia circundante, la atmósfera relativamente fría del disco giratorio puede formar ondas, similares a la superficie del océano. Al interactuar con los vientos calientes, estas ondas pueden alzarse en estructuras de vórtice en espiral que pueden alcanzar una altura de 10 años luz por encima del disco. Eso es más del doble de la distancia desde el Sol a su estrella más cercana, que es un poco más de 4 años luz. Cuando se producen las nubes en forma de tsunami, ya no están influidas por la gravedad del agujero negro.

Las simulaciones muestran cómo la luz de rayos X proveniente del plasma cerca del agujero negro primero infla las bolsas de gas caliente dentro de la atmósfera del disco de acreción, más allá de una cierta distancia del núcleo galáctico activo. El plasma calentado se eleva como un globo, expandiéndose e interrumpiendo el gas más frío circundante. Puede ser abrasador, de cientos de miles a decenas de millones de grados, sin importar qué unidad de medida se pueda usar.

En lugar de que una erupción volcánica submarina cause tsunamis, estas bolsas calientes de gas en las afueras del disco de acreción inician la perturbación, que se propaga hacia afuera. A medida que las partículas de gas forman una estructura gigantesca similar a un tsunami, se bloquea el viento del disco de acreción, generando un patrón separado de estructuras espirales conocido como una calle de vórtice de Kármán, con cada vórtice que abarca un año luz de tamaño. El fenómeno lleva el nombre del físico Theodore von Kármán, uno de los fundadores del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA.

Todo esto puede parecer exótico y lejano, pero las calles de vórtices de Kármán son patrones climáticos comunes en la Tierra por los que los ingenieros estructurales deben preocuparse, especialmente en lo que respecta a los puentes.

Los nuevos resultados contradicen una teoría de toda la vida de que las nubes en las proximidades de un núcleo galáctico activo se forman espontáneamente a partir de gas caliente, a través de la acción de una inestabilidad de fluido. También van en contra de la idea de que se necesitan campos magnéticos para impulsar el gas más frío de un disco al viento.

“Si bien todo tiene sentido en retrospectiva, inicialmente fue bastante confuso observar que la inestabilidad térmica no puede producir gas frío directamente pero, sin embargo, puede ocupar el lugar de los campos magnéticos al elevar el gas frío al viento”, dijo Waters.

Con estas simulaciones, los investigadores esperan trabajar con astrónomos de observación para usar telescopios para buscar signos de esta dinámica.

Ningún satélite actualmente en órbita puede confirmar sin ninguna duda estos nuevos hallazgos. Pero el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea han detectado plasma cerca de núcleos galácticos activos con temperaturas y velocidades consistentes con las simulaciones.

La evidencia más sólida puede provenir de misiones futuras. La próxima misión IXPE de la NASA, que se lanzará en noviembre, puede contribuir a que los científicos comprendan estos fenómenos. La Misión de Espectroscopia y Imágenes de Rayos X (XRISM), una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Japonesa (JAXA), podría estudiar estos fenómenos cuando se lance a finales de esta década. La Agencia Espacial Europea también está planeando una misión llamada ATHENA, el telescopio avanzado para astrofísica de alta energía, que también tiene esta capacidad.

Hasta entonces, los investigadores seguirán mejorando sus modelos y comparándolos con los datos disponibles, atrapados en el torbellino de este misterio.

Editado por Carolina Gutiérrez Rama.

Primero lo vemos, luego no: los científicos están más cerca de explicar el misterio del metano de Marte.

Esta foto fue tomada el 19 de marzo de 2017 por la cámara Mars Hand Lend Imager en el brazo del rover Curiosity de la NASA. La imagen ayudó a los miembros del equipo de la misión a inspeccionar las condiciones de las seis ruedas de Curiosity. Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

¿Por qué algunos instrumentos científicos detectan el gas en el planeta rojo y otros no?

Los informes de detecciones de metano en Marte han cautivado a científicos y no científicos por igual. En la Tierra, los microbios que ayudan a la mayoría de los animales a digerir las plantas producen una cantidad significativa de metano. Este proceso de digestión termina cuando el ganado exhala o eructa el gas en el aire.

Si bien no hay ganado, ovejas o cabras en Marte, encontrar metano allí es emocionante porque puede implicar que los microbios vivían o viven en el Planeta Rojo. Sin embargo, el metano no podría tener nada que ver con microbios o con cualquier otra biología; los procesos geológicos que involucran la interacción de rocas, agua y calor también pueden producirlo.

Antes de identificar las fuentes de metano en Marte, los científicos deben resolver una pregunta que los ha estado atormentando: ¿Por qué algunos instrumentos detectan el gas y otros no? El rover Curiosity de la NASA, por ejemplo, ha detectado repetidamente metano justo encima de la superficie del cráter Gale. Pero el orbitador de gases traza ExoMars de la ESA (Agencia Espacial Europea) no ha detectado metano en la atmósfera marciana.

“Cuando el Trace Gas Orbiter (orbitador de trazas de gas) se incorporó en 2016, esperaba que el equipo del orbitador informara de que hay una pequeña cantidad de metano en todas partes de Marte”, dijo Chris Webster, director del instrumento Tunable Laser Spectrometer (TLS), un instrumento en el laboratorio de química Sample Analysis at Mars (SAM) a bordo del rover Curiosity.

El TLS ha medido menos de la mitad por mil millones en volumen de metano en promedio en el cráter Gale. Eso equivale a una pizca de sal diluida en una piscina olímpica. Estas mediciones han sido puntuadas por desconcertantes picos de hasta 20 partes por mil millones en volumen.

El Curiosity Rover de la NASA tomó este selfie el 15 de junio de 2018, que fue el 2082º día o sol marciano de la misión del rover. Una tormenta de polvo había reducido la luz solar y la visibilidad en la ubicación del rover, que estaba en el sitio de perforación “Duluth”. Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

“Pero cuando el equipo europeo anunció que no vio metano, esto sí que me sorprendió”, dijo Webster, que trabaja en el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA, en el sur de California.

El orbitador europeo fue diseñado para ser el mejor instrumento para medir el metano y otros gases en todo el planeta. Al mismo tiempo, el TLS de Curiosity es tan preciso que se utilizará para la detección temprana de incendios en la Estación Espacial Internacional y para rastrear los niveles de oxígeno en los trajes de astronauta. También tiene licencia para su uso en centrales eléctricas, oleoductos y aviones de combate, donde los pilotos pueden controlar los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en sus máscaras faciales.

Aun así, Webster y el equipo de SAM se sorprendieron por los hallazgos del orbitador europeo e inmediatamente se dispusieron a escudriñar las mediciones de TLS en Marte.

Algunos expertos sugirieron que el propio rover estaba liberando gas. “Así que analizamos las correlaciones con la orientación del rover, el suelo, el aplastamiento de las rocas, la degradación de la rueda, lo que sea”, dijo Webster. “No puedo dejar de mencionar el esfuerzo que el equipo ha puesto en observar cada pequeño detalle para asegurarse de que esas medidas sean correctas, y lo son”.

Webster y su equipo informaron sobre sus resultados en la revista Astronomy & Astrophysics.

Mientras el equipo de SAM trabajaba para confirmar sus detecciones de metano, otro miembro del equipo científico de Curiosity, el científico planetario John E. Moores de la Universidad de York en Toronto, publicó una predicción intrigante en 2019. “Tomé lo que algunos de mis colegas llaman una visión muy canadiense de esto, en el sentido de que hice la pregunta: ‘¿Qué pasa si Curiosity y Trace Gas Orbiter tienen razón?’”, Dijo Moores.

El Curiosity Rover de la NASA capturó estas nubes como a la deriva el 7 de mayo de 2019, el día 2400º marciano, o sol, de la misión. Curiosity usó sus cámaras de navegación en blanco y negro para tomar la foto. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Moores, así como otros miembros del equipo de Curiosity que estudian los patrones de viento en el cráter Gale, plantearon la hipótesis de que la discrepancia entre las mediciones de metano se reduce a la hora del día en que se toman. Debido a que necesita mucha energía, TLS funciona principalmente de noche, cuando no funcionan otros instrumentos Curiosity. La atmósfera marciana está tranquila por la noche, señaló Moores, por lo que el metano que se filtra desde el suelo se acumula cerca de la superficie, donde Curiosity puede detectarlo.

El Trace Gas Orbiter, por otro lado, requiere luz solar para señalar el metano a unos 5 kilómetros sobre la superficie. “Cualquier atmósfera cercana a la superficie de un planeta pasa por un ciclo durante el día”, dijo Moores. El calor del Sol agita la atmósfera a medida que el aire caliente se eleva y el aire frío se hunde. Por lo tanto, el metano que se encuentra confinado cerca de la superficie durante la noche se mezcla con la atmósfera más amplia durante el día, lo que lo diluye a niveles indetectables. “Así que me di cuenta de que ningún instrumento, especialmente uno en órbita, vería nada”, dijo Moores.

Inmediatamente, el equipo de Curiosity decidió probar la predicción de Moores recopilando las primeras mediciones diurnas de alta precisión. TLS midió el metano consecutivamente en el transcurso de un día marciano, agrupando una medición nocturna con dos diurnas. Con cada experimento, SAM aspiró aire marciano durante dos horas, eliminando continuamente el dióxido de carbono, que constituye el 95% de la atmósfera del planeta. Esto dejó una muestra concentrada de metano que TLS podría medir fácilmente al pasar un rayo láser infrarrojo a través de él muchas veces, uno que está sintonizado para usar una longitud de onda de luz precisa que es absorbida por el metano.

“John predijo que el metano debería descender efectivamente a cero durante el día, y nuestras dos mediciones diurnas lo confirmaron”, dijo Paul Mahaffy, investigador principal de SAM, que tiene su base en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. La medición nocturna de TLS encaja perfectamente dentro del promedio que el equipo ya había establecido. “Así que esa es una forma de poner fin a esta gran discrepancia”, dijo Mahaffy.

Si bien este estudio sugiere que las concentraciones de metano aumentan y disminuyen a lo largo del día en la superficie del cráter Gale, los científicos aún tienen que resolver el rompecabezas global del metano en Marte. El metano es una molécula estable que se espera que dure en Marte unos 300 años antes de ser destruida por la radiación solar. Si el metano se filtra constantemente de todos los cráteres similares, lo que los científicos sospechan es probable, dado que Gale no parece ser geológicamente único, debería haberse acumulado una cantidad suficiente en la atmósfera para que el Orbitador de gases traza lo detecte. Los científicos sospechan que algo está destruyendo el metano en menos de 300 años.

Se están realizando experimentos para probar si las descargas eléctricas de muy bajo nivel inducidas por el polvo en la atmósfera marciana podrían destruir el metano, o si el oxígeno abundante en la superficie marciana destruye rápidamente el metano antes de que pueda llegar a la atmósfera superior.

“Necesitamos determinar si existe un mecanismo de destrucción más rápido de lo normal para reconciliar completamente los conjuntos de datos del rover y el orbitador”, dijo Webster.

Editado por Carolina Gutiérrez Rama.

El Nancy Grace Roman Space Telescope de la NASA selecciona 24 “ojos” de visión térmica

El equipo del Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, recientemente certificó los 24 dispositivos que necesita la misión. Cuando Roman se lance a mediados de la década de 2020, estos detectores convertirán la luz de las estrellas de grandes áreas del cielo, en señales eléctricas, que luego se decodificarán para transformarlas en imágenes de 300 megapíxeles. Las imágenes permitirán a los astrónomos explorar una amplia gama de objetos y fenómenos celestes, acercándonos a resolver muchos misterios cósmicos.

“Como ojos del telescopio, los detectores de Roman permitirán que se desarrolle toda la actividad científica de la misión”, dijo John Gygax, gerente del sistema de plano focal del Roman Space Telescope en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Ahora, en función de los resultados de nuestras pruebas, nuestro equipo puede confirmar que estos detectores de infrarrojos cumplen con todos los requisitos para los propósitos del telescopio”.

Cada detector tiene 16 millones de píxeles diminutos, lo que proporciona a la misión una resolución de imagen exquisita.

Esta foto muestra 18 de los detectores del Roman Space Telescope montados en una unidad de prueba de ingeniería de la matriz del plano focal de la misión. La matriz del plano focal se incorporará al Wide Field Instrument de Roman, una cámara de 300 megapíxeles que capturará enormes imágenes del cosmos.
Créditos: NASA/Chris Gunn.

“El corazón de los detectores de Roman son millones de fotodiodos de telururo de cadmio-mercurio, que son sensores que convierten la luz en una corriente eléctrica, una para cada píxel”, dijo Greg Mosby, un astrofísico investigador de Goddard que ayuda a evaluar el rendimiento de los detectores de Roman. “Una de las razones por las que elegimos este material es porque al variar la cantidad de cadmio, podemos sintonizar el detector para que tenga una longitud de onda de corte específica. Eso nos permite enfocar con mayor precisión en las longitudes de onda de luz que estamos tratando de ver”.

Para fabricar los detectores, los técnicos de Teledyne Imaging Sensors en Camarillo, California, construyeron los fotodiodos en la base del detector capa por capa. Luego, fijaron el detector a una placa electrónica de silicio que ayudará a procesar las señales de luz usando indio, un metal blando que tiene aproximadamente la misma consistencia que un chicle. Los píxeles se pegaron con una pequeña gota de indio para cada uno.

Las gotas se colocaron meticulosamente a solo 10 micrones de distancia, aproximadamente el ancho de una fibra de algodón típica. Esta alineación precisa asegura que cada uno de los sensores funcionará de forma independiente.

“El equipo de Roman ha pasado años buscando la mejor estrategia para los detectores de la misión”, dijo Mosby. “Es gratificante ver que el arduo trabajo del equipo da sus frutos en este aspecto técnico crucial de la misión. Tenemos muchas ganas de ver cómo las imágenes de estos detectores transforman nuestra comprensión del universo”.

Greg Mosby sostiene uno de los detectores de Roman (a la izquierda) y la cámara de un teléfono móvil (derecha) para comparar el tamaño. Las mejores cámaras modernas de teléfonos móviles pueden proporcionar imágenes de alrededor de 12 megapíxeles, mientras que cada uno de los detectores de Roman contiene 16 megapíxeles. Dado que la cámara de Roman contiene 18 detectores, capturará panorámicas de 300 megapíxeles. La misión llevará a cabo amplios estudios cósmicos con la misma resolución que proporciona el telescopio espacial Hubble.
Créditos: NASA/Chris Gunn.
Magnificando los ojos del Hubble

La combinación de tantos detectores y píxeles le da a Roman su amplio campo de visión, lo que permite que la misión cree imágenes infrarrojas que serán alrededor de 200 veces más grandes de lo que el Hubble puede proporcionar, a la vez que revela el mismo nivel de riqueza de detalles. Se espera que la nave espacial recopile muchos más datos que cualquier otra misión anterior de astrofísica de la NASA. Los científicos tuvieron que desarrollar nuevos procesos que comprimieran y digitalizaran la lluvia de datos de la misión.

Los ingenieros de Goddard también fueron pioneros en métodos de prueba novedosos para garantizar que los detectores satisfagan las necesidades de la misión. Roman requiere detectores extremadamente sensibles para ver señales débiles que captará a grandes distancias en el cosmos. Pero no es fácil crear detectores que cumplan con los estrictos requisitos de calidad de la misión.

El equipo sabía que no todos los detectores pasarían sus rigurosas pruebas, por lo que pidieron más de los que requiere la misión y a partir de ahí seleccionarán los mejores. Los detectores no seleccionados, por lo ser los mejores no se desperdiciarán: algunos están destinados a servir como ojos de otros telescopios que tienen requisitos más indulgentes, mientras que otros se utilizarán para pruebas adicionales en tierra.

Mantener la temperatura

Roman creará enormes panorámicas de alta resolución del universo infrarrojo, basándose en las innovadoras observaciones del Telescopio Espacial Spitzer y complementando el Telescopio Espacial James Webb. Observar el espacio con luz infrarroja es como usar gafas de visión térmica, que nos ayudan a detectar cosas que de otro modo no podríamos detectar. Pero hacerlo requiere detectores precisos y extremadamente fríos.

El Telescopio Espacial Nancy Grace Roman es un observatorio de nueva generación que estudiará el universo infrarrojo desde más allá de la órbita de la Luna. La cámara gigante de la nave espacial, el Wide Field Instrument (WFI), será fundamental para esta exploración.
Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA.

“El espacio es muy oscuro y todo emite luz infrarroja en función de su temperatura”, dijo Dominic Benford, científico del Roman Telescope en la sede de la NASA. “El telescopio, la cámara y los detectores de Roman deben enfriarse para que sean más oscuros que el universo que observarán”.

Dado que podemos detectar la luz infrarroja en forma de calor, los detectores de Roman tendrán que ser superenfriados a una frígida temperatura de -178 grados Celsius. De lo contrario, el calor de los propios componentes de la nave espacial saturaría los detectores, cegando el telescopio. Un radiador redirigirá el calor residual de los componentes de la nave espacial lejos de los detectores hacia el espacio frío, asegurando que Roman sea sensible a las débiles señales de galaxias distantes y otros objetos cósmicos.

El telescopio espacial Nancy Grace Roman supondrá una herramienta indispensable en el futuro, gracias a la combinación de la excelente resolución y las enormes imágenes.

El Nancy Grace Roman Space Telescope se administra en el Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, con la participación del Jet Propulsion Laboratory de la NASA y Caltech/IPAC en el Sur de California, el Space Telescope Science Institute en Baltimore, y un equipo científico compuesto por científicos de varias instituciones de investigación. Los principales socios industriales son Ball Aerospace and Technologies Corporation en Boulder, Colorado; L3Harris Technologies en Melbourne, Florida; y Teledyne Imaging Sensors en Camarillo, California.

Edición: R. Castro.

El rover Curiosity de la NASA captura imágenes de nubes brillantes en Marte

El rover Curiosity Mars de la NASA fotografió estas nubes justo después de la puesta del sol el 19 de marzo de 2021, el día marciano, o sol número 3063 de la misión del rover. La foto se compone de 21 imágenes individuales unidas y con corrección de color para que se vea como lo haría el ojo humano.

El equipo científico está estudiando las nubes, que aparecieron antes y se formaron a mayor altura de lo esperado.

Los días nublados son raros en la fina y seca atmósfera de Marte. Las nubes se encuentran normalmente en el ecuador del planeta en la época más fría del año, que es cuando Marte está más alejado del Sol en su órbita elíptica. Pero hace un año marciano, dos años terrestres, los científicos notaron que se formaban nubes sobre el rover Curiosity de la NASA, antes de lo esperado.

Este año, estaban listos para empezar a documentar estas nubes “tempranas” desde su primera aparición a finales de enero, lo que resultó en imágenes de tenues bocanadas llenas de cristales de hielo que dispersaban la luz del sol poniente, algunas de ellas relucientes de color. Estas imágenes ayudan a los científicos a comprender cómo se forman las nubes en Marte y por qué éstas son diferentes.


Este GIF muestra nubes a la deriva sobre el monte Sharp en Marte, el 19 de marzo de 2021, tal como las observó el rover Curiosity de la NASA. Cada cuadro del paisaje se formó a partir de la unión de seis imágenes individuales.
Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

El equipo de Curiosity ha descubierto que las nubes que aparecen pronto se encuentran en altitudes más altas de lo habitual. La mayoría de las nubes marcianas flotan a no más de 60 kilómetros sobre la superficie y están compuestas de hielo de agua. Pero estas nubes que Curiosity ha captado están a mayor altitud, donde hace mucho frío, lo que indica que probablemente estén hechas de dióxido de carbono congelado (hielo seco). Los científicos buscan pistas para establecer la altitud de una nube, y se necesitarán más análisis para afirmar cuál de las imágenes recientes de Curiosity muestra nubes de hielo de agua y cuáles muestran nubes de hielo seco.


Usando las cámaras de navegación en su mástil, el rover Curiosity Mars de la NASA tomó estas imágenes de nubes justo después de la puesta del sol el 31 de marzo de 2021, el sol 3.075 o día marciano de la misión.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Las estructuras finas y onduladas de estas nubes son más fáciles de detectar con imágenes de las cámaras de navegación en blanco y negro de Curiosity. Pero son las imágenes en color de la Mast Camera del rover, o Mastcam, las que literalmente brillan. Vistos justo después del atardecer, sus cristales de hielo captan la luz que se desvanece, haciendo que parezcan brillar sobre el cielo cada vez más oscuro. Estas nubes crepusculares, también conocidas como nubes “noctilucentes” (en latín, “brillo nocturno”), se vuelven más brillantes a medida que se llenan de cristales y luego se van oscureciendo cuando la posición del Sol en el cielo desciende. Esta es una de los procedimientos que usan los científicos para determinar la altura a la que se encuentran.


Usando las cámaras de navegación en su mástil, el rover Curiosity Mars de la NASA tomó estas imágenes de nubes justo después de la puesta del sol el 28 de marzo de 2021, el sol 3072 de la misión.
Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Aún más impresionantes son las nubes iridiscentes o de “nácar”. “Si ves una nube con un conjunto de colores pastel relucientes, es porque las partículas de la nube son casi idénticas en tamaño”, dijo Mark Lemmon, científico atmosférico del Space Science Instituteen Boulder, Colorado. “Eso suele suceder justo después de que las nubes se hayan formado y crecido todas al mismo ritmo”.


El rover Curiosity Mars de la NASA detectó estas nubes iridiscentes o de “madreperla” el 5 de marzo de 2021, el día marciano número 3048 de la misión. Aquí se ven cinco fotogramas unidos a partir de un panorama mucho más amplio tomado por la Mast Camera del rover, o Mastcam.
Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS.

Estas nubes se encuentran entre las cosas más coloridas del Planeta Rojo, agregó. Si estuvieras mirando el cielo junto a Curiosity, podrías ver los colores a simple vista, aunque serían tenues.

“Siempre me maravillo de los colores que aparecen: rojos, verdes, azules y púrpuras”, dijo Lemmon. “Es realmente genial ver algo brillando con mucho color en Marte”.

Edición: R. Castro.

Las simulaciones binarias de agujeros negros proporcionan un modelo para futuras observaciones

Los astrónomos continúan desarrollando simulaciones por ordenador para ayudar a los futuros observatorios a centrarse mejor en los agujeros negros, los habitantes más esquivos del universo.

Aunque es probable que los agujeros negros existan abundantemente en el universo, son muy difíciles de ver. Los científicos capturaron la primera imagen de radio de un agujero negro en 2019, y solo se han detectado unas cuatro docenas de fusiones de agujeros negros, desde la primera detección en 2015, a través de ondas gravitacionales.

No supone una gran cantidad de datos con los que trabajar. Por lo tanto, los científicos crean simulaciones de agujeros negros para obtener información que ayude a encontrar más fusiones con misiones futuras. Algunas de estas simulaciones, desarrolladas por científicos como el astrofísico Scott Noble, rastrean sistemas binarios de agujeros negros supermasivos. Los sistemas binarios de agujeros negros supermasivos constan de dos monstruosos agujeros negros, como los que se encuentran en los centros de las galaxias, orbitando estrechamente entre sí hasta que finalmente se fusionan.

El gas brilla intensamente en esta simulación por ordenador de agujeros negros supermasivos a solo 40 órbitas de la fusión. Modelos como este pueden ayudar a los científicos a identificar ejemplos reales de estos poderosos sistemas binarios.
Créditos: Goddard Space Flight Center de la NASA.

Las simulaciones, creadas por ordenadores que trabajan con conjuntos de ecuaciones demasiado complicadas para resolver a mano, ilustran cómo la materia interactúa en entornos de fusión. Los científicos pueden usar lo que aprenden sobre las fusiones de agujeros negros para identificar algunas características reveladoras que les permitan distinguir las fusiones de agujeros negros de los eventos estelares. De esta manera, los astrónomos pueden buscar estos signos reveladores y detectar fusiones de agujeros negros en la vida real.

Noble, que trabaja en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, señaló que estos sistemas binarios emiten ondas gravitacionales e influyen en los gases circundantes, lo que genera espectáculos de luz únicos, detectables con telescopios convencionales. Esto permite a los científicos aprender sobre diferentes aspectos del mismo sistema. Las observaciones de múltiples combinan diferentes formas de luz u ondas gravitacionales y podrían permitir a los científicos refinar sus modelos de sistemas binarios de agujeros negros.

“Hemos dependido de la luz para ver todo lo que hay ahí fuera”, dijo Noble. “Pero no todo emite luz, por lo que la única forma de ‘ver’ directamente dos agujeros negros es a través de las ondas gravitacionales que generan. Las ondas gravitacionales y la luz del gas circundante son formas alternativas de aprender sobre el sistema, y ​​la esperanza reside en que se encuentren en el mismo punto “.

Las simulaciones binarias de agujeros negros también pueden ayudar a la misión Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Se espera que este observatorio de ondas gravitacionales ubicado en el espacio, dirigido por la Agencia Espacial Europea con importantes contribuciones de la NASA, se lance en 2034. Si las simulaciones determinan qué características electromagnéticas distinguen un sistema binario de agujeros negros de otros eventos, los científicos podrán detectar estos sistemas antes de LISA, según Noble. Estas observaciones podrían confirmarse mediante detecciones adicionales una vez que se lance LISA.

La primera imagen de un agujero negro muestra el núcleo de la galaxia Messier 87, obtenido en ondas de radio por el Event Horizon Telescope en 2019.
Créditos: National Science Foundation/Event Horizon Telescope Consortium.

Eso permitiría a los científicos verificar que LISA está funcionandocorrectamente, observar los sistemas durante un período más largo antes de que se fusionen, predecir lo que sucederá y probar esas predicciones.

“Nunca antes habíamos podido hacer esto”, dijo Noble. “Es muy emocionante”.

Las simulaciones se basan en un código que describe cómo cambia la densidad y la presión del plasma en las regiones de fuerte gravedad cerca de un solo agujero negro o estrella de neutrones, dijo Noble. Entonces modificó el código para permitir la evolución de dos agujeros negros.

Noble está trabajando con Goddard y socios universitarios, incluidos Bernard Kelly en la Universidad de Maryland, Manuela Campanelli que dirige un equipo de investigadores en el Instituto de Tecnología de Rochester y Julian Krolik que dirige un equipo de investigación de la Universidad Johns Hopkins.

Kelly crea simulaciones utilizando un enfoque especial llamado simulación de pinchazo en movimiento.

Estas simulaciones permiten a los científicos evitar representar una singularidad dentro del horizonte de sucesos, la parte del agujero negro de la que nada puede escapar, dijo Kelly. Todo lo que está fuera de ese horizonte de sucesos evoluciona, mientras que los objetos del interior permanecen congelados desde antes en la simulación. Esto permite a los científicos pasar por alto el hecho de que no sepan qué sucede dentro de un horizonte de eventos.

Para imitar situaciones de la vida real, donde los agujeros negros acumulan discos de acreción de gas, polvo y materia difusa, los científicos deben incorporar un código adicional para rastrear cómo el material ionizado interactúa con los campos magnéticos.

“Estamos tratando de unir sin problemas y correctamente, diferentes códigos y métodos de simulación para producir una imagen coherente”, dijo Kelly.

En 2018, el equipo publicó un análisis de una nueva simulación en The Astrophysical Journal que incorporó por completo los efectos físicos de la teoría general de la relatividad de Einstein, para mostrar los efectos de una fusión en el entorno que la rodea. La simulación estableció que el gas en los sistemas binarios de agujeros negros brillará predominantemente con luz ultravioleta y rayos X.

Esta visualización de los datos de la supercomputadora muestra el brillo de rayos X del disco de acreción interno de un agujero negro.
Créditos: NASA Goddard/Jeremy Schnittman/Scott Noble.

Las simulaciones también mostraron que los discos de acreción en estos sistemas no son completamente fluidos. Se forma un grupo denso que orbita al binario, y cada vez que un agujero negro se cierra, extrae la materia del grupo. Esa colisión calienta la materia, produciendo una señal brillante y creando una fluctuación de luz observable.

Además de mejorar la precisión de las simulaciones, el astrofísico de Goddard Jeremy Schnittman dijo que también necesitan poder aplicar el mismo código de simulación a un solo agujero negro o un binario, para mostrar las similitudes y las diferencias entre los dos sistemas. .

“La simulación nos dirá cómo deberían verse los sistemas”, dijo Schnittman. “LISA funciona más como una antena de radio que como un telescopio óptico. Vamos a escuchar algo en el universo y obtendremos su dirección básica, pero nada muy preciso. Lo que tenemos que hacer es usar otros telescopios y apuntar a esa parte del cielo. Las simulaciones nos dirán qué buscar para encontrar un agujero negro que se fusiona ”.

Kelly dijo que LISA será más sensible a frecuencias de ondas gravitacionales más bajas que el actual observador de ondas gravitacionales ubicado en tierra, el Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Eso significa que LISA podrá detectar sistemas binarios de masa más pequeña mucho antes y probablemente detectará sistemas fusionados a tiempo para alertar a los telescopios electromagnéticos.

Para Schnittman, estas simulaciones son clave para comprender los datos de la vida real que recopilen LISA y otras naves espaciales. El caso de los modelos puede ser aún más importante para los agujeros negros binarios, dijo Schnittman, porque la comunidad científica tiene pocos datos.

“Probablemente nunca encontremos un agujero negro binario con un telescopio si no los simulamos hasta el punto en que sepamos exactamente lo que estamos buscando, porque están tan lejos, son tan pequeños, que vas a ver sólo una pizca de luz ”, dijo Schnittman.

Edición: R. Castro.