Actualidad astronómica: el kiosco del astrónomo
Una vez más Juan Antonio Bernedo nos envía un artículo con la actualidad astronómica de los últimos tres meses. Muchas de ellas no han sido cubiertas por NeoFronteras en el pasado.
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Noticias del trimestre
A la hora de cerrar la edición del «Kiosco» (mediados de junio), abundan las noticias de nuevos pasos en la exploración y colonización del espacio y el universo a nuestro alrededor. El telescopio espacial James Webb ha hecho las últimas pruebas de despliegue del espejo primario de 6,5m formado por 18 espejos hexagonales dorados. La próxima vez que se despliegue será en el espacio, para su primera luz real.
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La agencia espacial china CNSA ha estado muy activa en las noticias: ha lanzado ya la cápsula central de su nueva estación espacial orbital, y sigue con sus planes para una estación lunar permanente.
También ha publicado una serie de vídeos de su aterrizaje en el planeta rojo, incluyendo una increíble secuencia que muestra 23 segundos de su peligroso descenso a la superficie de Marte y otra del despliegue de su vehículo explorador Zhurong. Recogemos más información en este número.
Rusia por su parte, ha llegado a un acuerdo con la agencia china para integrar sus datos y planes de exploración lunar especialmente en sus misiones Chang’e 7 y Luna 26, ambas misiones previstas para explorar el polo sur lunar en la cuenca Aitken, en 2024. ¿Anuncia esto un cambio en la política de colaboración espacial de Rusia con los países occidentales como venía haciendo hasta ahora?
NASA anuncia una misión (LITMS: Lunar Interior Temperature and Materials Suite) que aterrizará también en la cara oculta de la Luna, en la cuenca Schrödinger, y está haciendo planes para la posible creación de LCTR: un radiotelescopio de 1 km de diámetro dentro de un cráter en la cara oculta de la Luna, lejos de la interferencia electromagnética de la Tierra.
También continúa su misión en Marte, con estación de superficie (InSight), rover (Perseverance) y la novedad de un helicóptero (Ingenuity) que ha hecho ya sus primeros vuelos en la tenue atmósfera marciana, con éxito.
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Por último, tenemos que lamentar el fallecimiento de alguien muy importante en el mundo de la astronomía amateur, Jose Luis Comellas, en Sevilla, a los 93 años de edad, el 23 de abril.
Su Guía del Cielo ha servido a muchos de los aficionados a la astronomía para explorar el cielo con bastante detalle. Fue la «Biblia Astronómica» de todos los astrónomos amateur, en una época en que no había muchos libros publicados (casi ninguno en español) ni internet ni programas de ordenador. Además publicó un catálogo de estrellas dobles y la primera edición en español del Catálogo Messier.
Comellas fue, además, descubridor de 20 nuevas estrellas dobles.
Era de profesión Filósofo y Doctor en Historia. Catedrático en Sevilla, Académico, Doctor Honoris Causa y Profesor Emérito de varias universidades, publicó más de 40 libros de astronomía, historia y música.
Nuestro agradecimiento.
Explosiones rápidas de radio: a cientos
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Un radiotelescopio en Canadá ha detectado 535 explosiones rápidas de radio, multiplicando por cuatro el número de casos registrados de estos fenómenos breves y muy energéticos. Los resultados, largamente esperados, confirman que estos enigmáticos eventos son de dos tipos distintos: la mayoría de las explosiones ocurren una sola vez, pero unas pocas se repiten periódicamente y duran por lo menos diez veces más que la media. Los resultados sugieren que las explosiones rápidas de radio podrían ser el resultado de al menos dos fenómenos astrofísicos distintos.
El repentino aumento de los datos disponibles ha revolucionado a la comunidad de radioastrónomos. La primera explosión repetitiva fue detectada en 2016 por Laura Spitler, astrofísica del Instituto Max Planck. Ese hallazgo se realizó gracias al radiotelescopio de Arecibo, que se derrumbó en diciembre.
El Experimento Canadiense de Cartografiado de la Intensidad del Hidrógeno (CHIME) ha recopilado los eventos detectados en su primer año de funcionamiento, entre 2018 y 2019. El equipo anunció los resultados el pasado 9 de junio durante una reunión virtual de la Sociedad Astronómica Americana, y los publicó en cuatro artículos disponibles en el repositorio arXiv.
Situado en la Columbia Británica, en Canadá, CHIME es un telescopio que no tiene partes móviles. Consta de cuatro antenas semicilíndricas de 100 metros de longitud. En cualquier momento dado, observa solo una estrecha franja del firmamento. Pero, a medida que rota la Tierra, el telescopio va explorando el cielo y los chips de procesamiento digital recogen sus señales para formar una imagen.
CHIME fue concebido para cartografiar la distribución de materia en el universo, pero en su diseño se añadió un complejo conjunto de componentes electrónicos adicionales para que también pudiera captar explosiones rápidas de radio. Muchos expertos se mostraron escépticos respecto al potencial del telescopio para detectar esos estallidos, pero el reciente anuncio ha validado la idea.
Aunque aún no se sabe qué causa las explosiones rápidas de radio, los resultados de CHIME parecen confirmar la idea de que existen al menos dos tipos distintos. De los 535 eventos detectados, 61 fueron «repetitivos», es decir, procedían de 18 fuentes que emitieron destellos en varias ocasiones. Los dos tipos de explosiones se distinguen también por su duración, ya que los eventos puntuales duran mucho menos. Además, las fuentes repetitivas emiten en una banda de radiofrecuencias mucho más estrecha.
Hasta hace poco, los indicios que apuntaban a la existencia de esas dos poblaciones no eran sólidos: algunos astrónomos argumentaban que las explosiones no repetitivas podrían responder simplemente a fuentes repetitivas que aún no habíamos visto estallar de nuevo, por no haberlas observado durante suficiente tiempo.
Las explosiones rápidas de radio suelen detectarse durante un segundo o más. Pero esa duración es engañosa: como las señales viajan a través de millones de años luz de espacio, la materia intergaláctica tiende a hacer que las ondas de radio se «dispersen» a lo largo del espectro electromagnético. Como resultado, las ondas de menor frecuencia pueden llegar a la Tierra con un retraso de varios segundos respecto a las de mayor frecuencia. Los investigadores calculan que, en la fuente, una explosión de radio dura solo unos milisegundos. En ese lapso, la fuente de la explosión puede emitir 500 millones de veces más energía de la que libera el Sol en el mismo período de tiempo.
La magnitud de esa dispersión de las longitudes de onda nos indica aproximadamente la distancia que recorrieron las ondas. Hasta ahora, se ha demostrado que todas las explosiones proceden de otras galaxias, con la excepción de un evento que se produjo en la Vía Láctea.
De acuerdo con el equipo de CHIME, las fuentes de las explosiones parecen estar repartidas de manera uniforme en el cielo. Solo en un puñado de casos se pudo rastrear su origen e identificar la galaxia concreta de la que procedían.
En los últimos años, los investigadores han vigilado algunas de las regiones del cielo donde se produjeron explosiones en el pasado y, en algunos casos, han visto cómo se repiten con una cierta periodicidad. La explosión repetitiva descubierta por Spitler y sus colaboradores en 2016, por ejemplo, presenta ciclos de actividad que duran aproximadamente un día (durante los cuales se registran varias explosiones cada hora) y que se repiten cada 160 días.
Esa repetición regular ofrece algunas pistas sobre lo que podría estar causando los destellos. Una posibilidad, según Spitler, es que las explosiones repetitivas ocurran cuando una estrella de neutrones muy magnetizada gira en torno a una estrella ordinaria siguiendo una órbita alargada. La estrella de neutrones se aproximaría periódicamente a su compañera y, en esos acercamientos, su campo magnético dispersaría el energético viento estelar de la estrella ordinaria, lo cual produciría las explosiones.
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Las explosiones no repetitivas, en cambio, podrían ser el resultado de eventos catastróficos, como la colisión entre dos estrellas de neutrones o las tormentas magnéticas producidas en los magnetares, que son estrellas de neutrones jóvenes. Aunque el evento de la Vía Láctea se relacionó con un magnetar conocido, el reciente hallazgo de una explosión procedente de un cúmulo globular en la galaxia M813 ha puesto en duda esta teoría. Y es que se considera poco probable que los cúmulos globulares, densos conjuntos de estrellas muy antiguas, alberguen magnetares.
El descubrimiento de las explosiones rápidas de radio en 2007 constituyó una sorpresa para los investigadores, y durante muchos años solo se conocían unas pocas. Los teóricos propusieron una plétora de posibles explicaciones, y la broma recurrente era que había más teorías que eventos reales. Ahora que CHIME ha invertido esa tendencia, y este primer catálogo es solo el principio: desde que se compiló, el equipo ha seguido detectando muchas más explosiones rápidas de radio, que seguirán publicándose durante años.
La supernova observada en 1181 pudo ser de tipo 1ax, única en nuestra galaxia
Una de las «9 supernovas históricas» tiene ahora una posible nueva teoría de cómo se generó.
En 1181 EC, astrónomos chinos y japoneses notaron una «estrella invitada» tan brillante como Saturno que apareció brevemente en su cielo nocturno. En los mil años transcurridos desde entonces, los astrónomos no han podido precisar los orígenes de ese evento. Nuevas observaciones han revelado que la «estrella invitada» era una supernova, pero muy extraña. Fue una supernova que no destruyó la estrella, sino que dejó un resto que aún brilla. Se conoce ahora como de «tipo 1ax».
Las «estrellas invitadas» son lo que los astrónomos modernos ahora llaman novas o supernovas, y el brillo del evento en 1181 DC (descrito como tan brillante como Saturno) y su longevidad (visible a simple vista durante 185 días) significa que fue casi ciertamente de una supernova. Durante décadas, se pensó que una nebulosa formada por el viento estelar de un púlsar, en la misma región del cielo, era el resto de esa supernova , pero nuevas estimaciones han situado la edad de la nebulosa en alrededor de 7.000 años, demasiado antigua para coincidir con los registros de 1181.
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Buscando en los archivos del Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de NASA , un equipo dirigido por astrónomos de la Universidad de Hong Kong ha encontrado un posible origen alternativo y mucho más extraño. Su trabajo apareció recientemente en la revista virtual «preprint» arXiv.
Los astrónomos encontraron una de las estrellas Wolf-Rayet más calientes conocidas, a la que llaman la estrella de Parker, que lleva el nombre de uno de los líderes del estudio. Las estrellas Wolf-Rayet son estrellas masivas rodeadas por envolturas calientes de gas y son algunas de las estrellas más brillantes del cielo.
Alrededor de la estrella de Parker hay una nebulosa, denominada Pa 30. La nebulosa tiene una velocidad de expansión de alrededor de 1.100 km/s, y dado su tamaño actual, probablemente se formó a partir de un evento de supernova hace unos 1.000 años, justo en la época de la «estrella invitada». Esa velocidad de expansión de 1.100 km/s es mucho más lenta que la de un resto de supernova típico, y generalmente está relacionada con un tipo raro de supernovas (tipo 1ax) que no detonan completamente su estrella. Ese hecho también explicaría la existencia de la estrella de Parker: es un resto que debería haber muerto hace mil años, pero aún vive.
Este tipo de supernovas son extremadamente raras, y esta observación podría significar que esta es la única «estrella cadáver viviente» conocida en la Vía Láctea. Y no lo sabríamos si no fuera por los antiguos astrónomos de hace mil años.
Fuente: Universidad de Hong Kong, 27 de mayo de 2021
El aterrizaje de la nave china, desde la superficie de Marte y desde el espacio
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El módulo de aterrizaje chino Tianwen-1 y el rover Zhurong están siendo observados, tanto desde la órbita de Marte como desde la superficie. La Agencia Espacial China publicó hoy una serie de fotos, incluido un retrato familiar del rover y el módulo de aterrizaje tomado por una cámara remota inalámbrica.
Zhurong colocó una cámara remota en el suelo, a unos 10 metros de la plataforma de aterrizaje, y luego fue llevada de regreso al módulo de aterrizaje para un retrato grupal, según la CNSA.
China logró aterrizar el módulo de superficie y el rover en la llanura marciana llamada Utopia Planitia el 14 de mayo de 2021 después de pasar unos tres meses orbitando el Planeta Rojo. Otras imágenes publicadas por CNSA incluyeron vistas panorámicas del módulo de aterrizaje, el área circundante y también otra vista panorámica del rover y el módulo de aterrizaje juntos desde la cámara del mástil del rover.
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Pero el Mars Reconnaissance Orbiter y la cámara HiRISE de NASA también capturaron una vista impresionante desde órbita, de la misión de China en la superficie del planeta.
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HiRISE tomó esa imagen orbital, el 6 de junio de 2021, y en ella se aprecia claramente lo que parece el módulo de aterrizaje rodeado en el suelo por un patrón de explosión, y el propio vehículo un poco hacia el sur después de descender del módulo de aterrizaje.
La imagen muestra que el terreno circundante es muy típico del sur de Utopia Planitia, con una región suave y en su mayoría libre de rocas. Las características curvas brillantes son accidentes geográficos eólicos, arrastrados por el viento.
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| Vista panorámica del rover chino y la rampa del módulo de aterrizaje juntos en la superficie marciana. Fuente: CNSA |
La agencia china CSNA dijo que las imágenes de la superficie muestran que la misión es un «éxito total», y entre los datos científicos indican que el rover Zhurong ha estado trabajando en la superficie de Marte para medir el entorno climático, moverse por la superficie y realizar exploraciones científicas. CNSA confirmó que todo el equipo científico a bordo del rover se ha conectado y que el orbitador opera en una órbita con un ciclo de 8,2 horas, proporcionando enlace de comunicación para la exploración científica del rover de Marte. Zhurong lleva el nombre del dios del fuego en la antigua mitología china.
Fuente: Universe Today, 11 junio 2021
El océano de Europa puede contener volcanes
Un estudio argumenta que las fuerzas de marea ejercidas por Júpiter podrían haber calentado el interior del satélite hasta el punto de inducir actividad volcánica, un requisito considerado esencial para la existencia de vida.
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El interior de Europa, la luna de Júpiter, probablemente haya sido lo bastante cálido para albergar volcanes submarinos. Tal es la conclusión a la que ha llegado un equipo de investigadores dirigido por Marie Běhounková, de la Universidad Carolina de Praga, a partir de un modelo numérico del interior del satélite joviano. Los resultados, publicados en Geophysical Research Letters, apuntarían así a un requisito clave para la posible existencia de vida en este mundo del Sistema Solar.
Europa podría haber generado grandes cantidades de magma debido las fuerzas de marea ejercidas por Júpiter, las cuales habrían causado el rozamiento necesario para que el fenómeno tuviera lugar, especialmente en aquellos períodos históricos en que la órbita del satélite haya sido más elíptica. En tales casos, la roca fundida podría haber acabado vertida al océano que, según se cree, alberga esta luna bajo su gruesa superficie helada.
Según los autores, la actividad volcánica de Europa se asemejaría a las inundaciones de basalto terrestres, las cuales han arrojado enormes cantidades de lava en episodios relativamente breves. Y al igual que ocurre en nuestro planeta, el fenómeno podría haber alimentado fuentes hidrotermales en el fondo oceánico, cuyos homólogos terrestres se han postulado como posibles lugares donde se originó la vida.
La superficie de Europa se encuentra formada por una corteza helada surcada por grietas oscuras. Son varios los indicios que apuntan a que bajo esa capa helada existiría un océano de agua líquida de kilómetros de profundidad. Sin embargo, para que esa masa de agua pudiera albergar vida, la mayoría de los expertos cree necesaria la existencia de volcanes, los cuales proporcionarían la energía y los compuestos químicos necesarios. Hace tiempo que la existencia de tales volcanes es objeto de especulación entre los científicos.
Es cierto que Ío, otro satélite de Júpiter, sí presenta actividad volcánica debido al calor que generan en su interior las fuerzas de marea ejercidas por el gigante gaseoso. Sin embargo, esto es más cuestionable en el caso de Europa, ya que esta luna no solo se encuentra más lejos de Júpiter que Ío, sino que es también significativamente menor. Ello implica que las fuerzas de deformación son menores y también que se disipan con mayor rapidez.
Ahora, el trabajo de Běhounková y sus colaboradores argumenta que también el interior de Europa pudo haberse calentado lo suficiente para fundir la roca, al menos en aquellos períodos caracterizados por fuerzas de marea más intensas. Los autores infieren además que la actividad volcánica debería concentrarse en los polos, donde la deformación es mayor. En caso de confirmarse, ello convertiría a Europa en el único cuerpo celeste conocido además de la Tierra que no solo tendría un océano, sino también volcanes que podrían haber permanecido activos durante miles de millones de años.
Imágenes de Ganímedes tomadas por Juno en su sobrevuelo
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La nave espacial Juno voló más cerca de la mayor luna de Júpiter que cualquier otra nave en más de dos décadas, ofreciendo dramáticos atisbos del orbe helado.
Se han recibido en la Tierra las dos primeras imágenes del vuelo realizado el 7 de junio de 2021 por la nave Juno de NASA sobre la luna gigante de Júpiter, Ganímedes. Las fotos, una de ellas proveniente del generador de imágenes JunoCam a bordo del orbitador de Júpiter y la otra de la Unidad de Referencia Estelar, muestran la superficie con considerable detalle, incluidos cráteres, terrenos oscuros e iluminados, claramente diferenciados, y características estructurales alargadas posiblemente vinculadas a fallas tectónicas.
Esto es lo más cerca que ha llegado una nave espacial a este satélite gigantesco en una generación y los científicos del Southwest Research Institute en San Antonio, van a tomarse algún tiempo antes de sacar conclusiones científicas, pero hasta entonces podemos simplemente maravillarnos de este portento celestial: la única luna en nuestro sistema solar más grande que el planeta Mercurio.
Usando su filtro verde, la cámara de luz visible JunoCam de la nave espacial retrató casi todo un lado de la luna incrustada de hielo. Más tarde, cuando se produzcan versiones de la misma imagen que incorporen los filtros rojo y azul de la cámara, los expertos en imágenes podrán proporcionar un retrato en color de Ganímedes. La resolución de la imagen es de aproximadamente 1 kilómetro por píxel.
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Además, la Unidad de Referencia Estelar de Juno, una cámara de navegación que mantiene el rumbo de la nave espacial, proporcionó una imagen en blanco y negro del lado oscuro de Ganímedes (el lado opuesto al Sol) bañado por una luz tenue dispersada por Júpiter. La resolución de la imagen es de entre 600 y 900 metros por píxel.
Las condiciones en las que se tomó la imagen del lado oscuro de Ganímedes eran ideales para una cámara de baja luminosidad como la Unidad de Referencia Estelar, según el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, siendo una imagen muy distinta a la vista por JunoCam bajo la luz solar directa. Será interesante ver qué conclusiones obtienen los dos equipos de las cámaras al comparar las imágenes.
Se espera que el encuentro de la nave espacial, propulsada con energía solar, con la luna joviana aporte información sobre su composición, ionósfera, magnetósfera y casquete de hielo, al tiempo que proporcione mediciones del entorno de radiación, que beneficiarán a futuras misiones al sistema joviano.
Ganímedes, con más de 5.150 km de diámetro, es más grande que el planeta Mercurio y es la única luna lo suficientemente grande como para generar su propia magnetosfera, una burbuja de campos magnéticos que atrapan y desvían partículas cargadas del Sol. Para comparar el tamaño, la Tierra tiene 12,740 km y nuestra Luna tiene 1,738 km de diámetro.
Este paso sobre Ganímedes es el primero de una serie de sobrevuelos por las lunas galileanas de Júpiter. Es parte de la nueva misión ampliada de Juno. La misión principal de la sonda, que comenzó en 2016, se centró en el propio gigante gaseoso. Pero ahora, Juno ha estado siguiendo órbitas largas y altamente elípticas alrededor de Júpiter, buscando recopilar datos sobre el planeta, antes de salir de nuevo más allá de la radiación dañina del planeta, que amenaza el hardware de la nave espacial si permanece demasiado tiempo cerca de él.
La nave espacial enviará más imágenes de su sobrevuelo a Ganímedes en los próximos días, y las imágenes en bruto de JunoCam estarán disponibles en:
https://www.missionjuno.swri.edu/junocam/
https://www.nasa.gov/juno
https://www.missionjuno.swri.edu
Fuente: Noticia de NASA, 8 de junio 2021
Telescopio rastreador de asteroides pedligrosos de ESA, en La Silla (ESO)
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Como parte del esfuerzo mundial para seguir e identificar objetos cercanos a la Tierra, se ha puesto en funcionamiento el Telescopio Test-Bed 2 (TBT2) de la Agencia Espacial Europea, un instrumento instalado en el Observatorio La Silla de ESO, en Chile, que pondrá a prueba nueva tecnología. TBT2, que trabaja junto a su telescopio asociado del hemisferio norte, vigilará de cerca los asteroides que podrían representar un riesgo para la Tierra, probando hardware y software para una futura red de telescopios.
Para poder calcular el riesgo que representan los objetos potencialmente peligrosos en el Sistema Solar, primero necesitamos un censo de estos objetos. El proyecto TBT es un paso importante en esa dirección.
Se trata de una colaboración entre el Observatorio Europeo Austral (ESO) y la Agencia Espacial Europea (ESA), y es un banco de pruebas para demostrar las capacidades necesarias para detectar y hacer seguimiento de objetos cercanos a la Tierra con el mismo sistema de telescopios.
El telescopio de 56 cm instalado en el observatorio La Silla de ESO y el TBT1 (y su contrapartida idéntica, ubicada en la Estación de Espacio Profundo de la ESA, en Cebreros, España), actuarán como precursores de la red de telescopios «Flyeye», un proyecto independiente que la ESA está desarrollando para estudiar y rastrear objetos del cielo con movimiento rápido. Esta futura red será totalmente robótica; el software programará las observaciones en tiempo real y, al final del día, informará de las posiciones y demás datos sobre los objetos detectados. El proyecto TBT está diseñado para mostrar que el software y el hardware funcionan según lo esperado.
Si bien en la Tierra los impactos graves de asteroides peligrosos son bastante poco probables, no son imposibles. Durante miles de millones de años, la Tierra ha sido bombardeada periódicamente con asteroides grandes y pequeños y el evento del meteorito Chelyabinsk de 2013, que causó unas 1.600 lesiones (la mayoría debidas a esquirlas y vidrios rotos), aumentó aún más la conciencia pública sobre la amenaza que representan los objetos cercanos a la Tierra. Los objetos de mayor tamaño son más dañinos, pero afortunadamente son más fáciles de detectar y las órbitas de los asteroides grandes ya se conocen a fondo. Sin embargo, se estima que hay un gran número de objetos más pequeños, aún no descubiertos, que desconocemos y que podrían causar daños graves si impactaran sobre un área poblada.
Ahí es donde entran en juego TBT y la futura red planificada de telescopios Flyeye. Una vez esté plenamente operativo, el diseño de la red permitiría inspeccionar el cielo nocturno para rastrear objetos de movimiento rápido, un avance significativo en la capacidad de Europa para detectar objetos cercanos a la tierra potencialmente peligrosos.
TBT forma parte del esfuerzo de varias organizaciones por obtener una descripción más completa de estos objetos y de los riesgos potenciales que plantean. Este proyecto se construye sobre la implicación previa de ESO en la protección de nuestro planeta ante la amenaza de objetos cercanos a la Tierra potencialmente peligrosos. Tanto ESO como ESA son miembros activos de la Red Internacional de Alerta de Asteroides, respaldada por las Naciones Unidas, y muchas de las observaciones de estos objetos se han llevado a cabo con telescopios de ESO. Por ejemplo, el NTT (New Technology Telescope) de ESO, en La Silla, se ha utilizado para observaciones de pequeños asteroides cercanos a la Tierra para el proyecto europeo NEOShield-2.
La actual colaboración institucional entre ESO y ESA es especialmente importante para el estudio de objetos cercanos a la Tierra. Aunque TBT es el primer proyecto con telescopios que se realiza en virtud de un acuerdo de cooperación entre ambas organizaciones, ESO ha estado ayudando a la ESA a rastrear objetos potencialmente peligrosos desde 2014, utilizando el telescopio VLT (Very Large Telescope), instalado en el Observatorio Paranal, para observar objetos muy débiles. Estos esfuerzos combinados suponen una significativa mejora en la búsqueda y gestión global de asteroides, y ya han demostrado ser útiles para descartar colisiones de asteroides con la Tierra.
La instalación y la primera luz de TBT2 en el Observatorio La Silla de ESO se llevaron a cabo bajo estrictas condiciones de seguridad y salud. Los observatorios de ESO detuvieron temporalmente sus operaciones el año pasado debido a la pandemia de COVID-19, pero desde entonces han reanudado las observaciones científicas bajo restricciones que garantizan la seguridad y protección de todas las personas en los observatorios.
Fuente: Comunicado institucional de ESO: eso2107es, 27 de abril de 2021
Etanolamina, descubierta en el espacio por investigadores del C.A.B. (CSIC-INTA)
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Un equipo científico internacional liderado por el Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA) ha detectado por vez primera etanolamina en el espacio interestelar. La etanolamina forma parte de los fosfolípidos, las moléculas que constituyen las membranas celulares. Este descubrimiento ayudará a entender la evolución de las membranas de las primeras células, un tema crucial en el estudio del origen de la vida.
La aparición de membranas celulares representa un hito crucial en el origen y la evolución temprana de la vida en la Tierra, ya que se encargan de mantener unas condiciones estables en el interior de las células, protegiendo tanto el material genético como la maquinaria metabólica. Aunque las membranas de todas las células que existen en la actualidad están hechas de fosfolípidos, todavía hay un gran debate en torno a la naturaleza de las primeras membranas y al propio origen de los fosfolípidos.
Un equipo científico internacional y multidisciplinar de astrofísicos, astroquímicos y bioquímicos liderado por Víctor M. Rivilla, investigador del Centro de Astrobiología (CAB, CSIC-INTA), acaba de hacer un descubrimiento de enorme importancia para la astrobiología, y que ha sido publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). Se trata de la primera detección en el espacio de la etanolamina (NH2CH2CH2OH), una molécula que contiene cuatro de los seis elementos químicos fundamentales para la vida, puede actuar como precursora del aminoácido glicina, y además forma parte de los fosfolípidos más simples (y los segundos más abundantes) que constituyen las membranas celulares.
El descubrimiento de esta importante molécula prebiótica se ha producido concretamente en la nube molecular G+0.693-0.027, situada cerca del centro galáctico, utilizando para ello el radiotelescopio IRAM de 30 metros de diámetro de Pico Veleta (Granada) y el de 40 metros del Observatorio de Yebes (Guadalajara). Como señala Rivilla, estos resultados sugieren que la etanolamina se sintetiza eficientemente en el espacio interestelar en nubes moleculares donde se forman nuevas estrellas y sistemas planetarios.
Los investigadores han hallado que la abundancia en el medio interestelar de la etanolamina en relación con la del agua indica que la etanolamina se formó probablemente en el espacio y pudo más tarde ser transferida a los gránulos que forman los asteroides, de los cuales provienen los meteoritos. Se sabe que un amplio repertorio de moléculas prebióticas podría haber llegado a la Tierra primitiva a través del bombardeo de cometas y meteoritos, según Izaskun Jiménez-Serra, investigadora del CAB y coautora del estudio. Se estima que alrededor de mil billones (1015) de litros de etanolamina podrían haber sido transferidos a la Tierra primitiva a través de impactos meteoríticos. Esto equivale al volumen total del lago Victoria, en África.
Los experimentos que simulan las condiciones químicas en la Tierra primitiva confirman que la etanolamina podría haber colaborado en la producción de los fosfolípidos más simples en esas épocas tempranas de nuestro planeta. Para Carlos Briones, investigador del CAB en bioquímica y biología molecular, y coautor del estudio, la disponibilidad de etanolamina en la Tierra primitiva, junto con glicerol, grupos fosfato y ácidos o alcoholes grasos, pudo haber contribuido a la evolución de las membranas celulares primitivas. Esto tiene importantes implicaciones no sólo para el estudio del origen de la vida en la Tierra, sino también en otros planetas y satélites habitables dentro del Sistema Solar o en cualquier parte del Universo.
El descubrimiento de la etanolamina viene a sumarse a las importantes contribuciones que ha hecho el CAB en el campo de la química en el medio interestelar, incluyendo las primeras detecciones en el espacio de otras moléculas de gran interés astrobiológico, como la hidroxilamina o el ácido tiofórmico. Es destacable que Briones y Jiménez-Serra, coautores del presente trabajo, coordinan el Reto de Investigación “The origins of life: from chemistry to biology” dentro de la Temática Estratégica “Origins, (co)evolution, diversity and synthesis of life” en los Libros Blancos del CSIC 2030.
La búsqueda en el medio interestelar de moléculas precursoras de la química prebiótica continuará en los próximos años. Gracias a la mejora de la sensibilidad de los radiotelescopios actuales y los de próxima generación, se podrá detectar en el espacio moléculas cada vez más complejas y que pudieron dar lugar a los tres componentes moleculares básicos de la vida: los lípidos (que forman las membranas), los ácidos nucléicos ARN y ADN (que contienen y transmiten la información genética), y las proteínas (que se encargan de la actividad metabólica). El descubrimiento de cómo se forman estas semillas prebióticas en el espacio podría ser clave para entender el origen de la vida.
Fuente: Noticia del Centro de Astro-Biología, 24 mayo 2021
El primer microsegundo del universo
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A menudo se dice que en sus primeros momentos el universo estaba en un estado denso y caliente. Si bien esa es una descripción razonablemente precisa, también es bastante vaga. ¿Qué era exactamente lo que estaba caliente y denso, y en qué estado estaba? Responder a esa pregunta requiere tanto un modelado teórico complejo como experimentos de alta energía en física de partículas. Pero como muestra un estudio reciente, estamos ahora más cerca de saberlo.
Según la física de partículas y el modelo cosmológico estándar, la materia apareció en el primer microsegundo del universo. Se cree que esta materia inicial es una densa sopa de quarks que interactúan en un mar de gluones. Este estado de la materia se conoce como Plasma de Quark-Gluón (QGP). El comportamiento de QGP está gobernado por la fuerza fuerte, siguiendo las leyes de la cromodinámica cuántica (QCD). Si bien entendemos QCD relativamente bien, las matemáticas de la teoría son tan complejas que es difícil de calcular. Incluso con supercomputadoras, es difícil calcular el estado de las interacciones densas de quark-gluón.
La alternativa es utilizar el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN. Uno de sus sorprendentes descubrimientos es que el plasma de quarks-gluones no se comporta como un gas denso, similar a otros plasmas. En cambio, QGP actúa como un líquido denso más análogo al agua. Como resultado, su densidad general es más suave. Esta diferencia es sutil, pero podría contener claves para comprender el cambio crítico que probablemente ocurrió en el universo temprano.
En el modelo cosmológico estándar, el universo temprano experimentó un cambio de fase dramático para transformarse en el universo que vemos hoy. Antes del período QGP, el universo tuvo un período de expansión exponencial. Casi instantáneamente, el universo observable se expandió en un factor de 1026 y se enfrió en un factor de 100.000. Esta expansión y sobreenfriamiento marcaron el comienzo del período QGP, por lo que comprender su comportamiento fluido nos ayuda a estudiar ese período de transición.
Todavía hay mucho que aprender sobre el universo primitivo. Estudios como estos de la Colaboración ALICE son cruciales para nuestra comprensión. Empujan los límites mismos de la física de altas energías y continúan poniendo a prueba nuestras expectativas.
La Colaboración ALICE analizó este tipo de colisiones para estudiar no solo el estado de QGP, sino también cómo el plasma pasa a formar hadrones. Los dos tipos más comunes de hadrones son los protones y los neutrones, que forman los núcleos de los átomos.
Lluvia de plutonio extraterrestre
En las profundidades del océano se han hallado los vestigios de un cataclismo cósmico que lanzó a la Tierra elementos químicos pesados.
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La corteza del océano Pacífico ha dado lugar a un raro hallazgo: una roca con unas docenas de átomos de plutonio-244 (244Pu). Los científicos saben que este isótopo no se encuentra de forma natural en nuestro planeta y que tampoco se crea en los procesos de fabricación de armas nucleares, por lo que tuvo que haber llegado a la Tierra desde el espacio.
A excepción del hidrógeno, el helio y algunas trazas de litio, todos los elementos químicos se crean en las estrellas. Cuanto más pesado es un elemento, más extremas han de ser las condiciones para que se sintetice. En lo que respecta al origen del plutonio, los expertos consideran dos tipos de fuentes: explosiones de supernova y colisiones de estrellas de neutrones. En ambos casos, los átomos de los elementos allí creados son expulsados después al espacio interestelar, desde donde pueden acabar incorporándose a los planetas.
En su trabajo, el investigador principal, Anton Wallner y sus colaboradores han considerado cuánto plutonio podría generar cada tipo de proceso. Las muestras oceánicas analizadas por los investigadores incluían también hierro-60 (60Fe), un isótopo que los científicos saben que se produce en explosiones de supernova. Según la datación de las muestras, el hierro habría llegado a la Tierra en al menos dos «luvias» distintas: una acontecida hace unos siete millones de años, y otra ocurrida hace entre uno y cuatro millones de años. Y al menos en principio, el plutonio podría haber llegado con él.
Sin embargo, Wallner cree que el plutonio probablemente se crease en fusiones de estrellas de neutrones, un fenómeno más extremo aunque menos habitual. La razón es que las explosiones de supernova son eventos relativamente frecuentes (según los modelos, en la Vía Láctea se producirían entre una y dos cada siglo), por lo que, si el plutonio se hubiera sintetizado en ellas, las cantidades detectadas de este elemento deberían haber sido mayores.
Además, el período de semidesintegración del 244Pu es de 80,6 millones de años, por lo que puede persistir durante mucho más tiempo que el 60Fe, cuya semivida es de 2,6 millones de años. Por tanto, el plutonio hallado ahora en la corteza oceánica pudo haber llegado a la Tierra mucho antes que el hierro. Según Wallner, varias consideraciones teóricas apoyan esta hipótesis.
El hallazgo ha sido posible gracias al Acelerador de Iones Pesados (HIAF) de la Universidad Nacional de Australia en Canberra. Este no solo permitió identificar los átomos de plutonio, sino también distinguirlos de su variante terrestre. En las capas externas de la roca, los investigadores hallaron también plutonio-239, el cual habría sido liberado en pruebas atómicas antes de acabar en las profundidades del Pacífico.
¡Sorpresa!: vapores de metales pesados en atmósferas de cometas solares y extrasolares
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Un nuevo estudio, realizado por un equipo belga que ha utilizado datos del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO) ha demostrado que hay hierro y níquel en las atmósferas de los cometas de todo nuestro Sistema Solar, incluso en aquellos más alejados del Sol. Otro estudio, llevado a cabo por un equipo polaco que también utilizó datos de ESO, confirmó que el vapor de níquel también está presente en el cometa interestelar helado 2I/Borisov. Es la primera vez que los metales pesados, generalmente asociados con ambientes calientes, se encuentran en las atmósferas frías de cometas distantes.
Ha sido una gran sorpresa detectar átomos de hierro y níquel en la atmósfera de todos los cometas que se han observado en las últimas dos décadas, unos 20, e incluso en los que están más lejos del Sol, en el entorno frío del espacio.
En astronomía se sabe que existen metales pesados en los interiores polvorientos y rocosos de los cometas. Pero, debido a que los metales sólidos no suelen «sublimar» (volverse gaseosos) a bajas temperaturas, no esperaban encontrarlos en las atmósferas de cometas fríos que viajan lejos del Sol. Ahora, estos vapores de níquel y hierro se han detectado incluso en cometas observados a más de 480 millones de kilómetros del Sol, más de 3 U.A.
El equipo belga descubrió la presencia de hierro y níquel en las atmósferas de los cometas en cantidades muy parecidas. En la materia de nuestro Sistema Solar (por ejemplo, la que se encuentra en el Sol y en los meteoritos), suele haber unas diez veces más de hierro que de níquel. Por lo tanto, este nuevo resultado tiene implicaciones para comprender cuestiones relacionadas con el Sistema Solar temprano, aunque el equipo todavía está identificando cuáles pueden ser.
Los cometas se formaron hace unos 4.600 millones de años, cuando el Sistema Solar era muy joven, y no han cambiado desde entonces: son como fósiles.
Aunque el equipo belga lleva casi 20 años estudiando estos objetos «fósiles» con el VLT de ESO, no habían detectado la presencia de níquel y hierro en sus atmósferas hasta ahora.
El equipo utilizó datos del instrumento UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph, espectrógrafo echelle para el ultravioleta y el visible), instalado el VLT de ESO, que utiliza espectroscopia para analizar las atmósferas de cometas a diferentes distancias del Sol. Esta técnica permite revelar la composición química de los objetos cósmicos: cada elemento químico deja una firma única, un conjunto de líneas en el espectro de la luz de los objetos.
El equipo belga había detectado líneas espectrales débiles y no identificadas en los datos de UVES y, en una inspección más detallada, se dieron cuenta de que estaban indicando la presencia de átomos neutros de hierro y níquel. Una razón por la que los elementos pesados eran difíciles de identificar es que existen en cantidades muy pequeñas: el equipo estima que por cada 100 kg de agua en las atmósferas de los cometas sólo hay 1 gramo de hierro, y aproximadamente la misma cantidad de níquel.
La proporción habitual es de 10 veces más cantidad de hierro que de níquel, y en esas atmósferas de cometas se encuentra aproximadamente la misma cantidad de ambos elementos. Así se llegó a la conclusión de que podrían provenir de un tipo especial de material situado en la superficie del núcleo del cometa, sublimando a una temperatura bastante baja y liberando hierro y níquel en aproximadamente las mismas proporciones.
Aunque el equipo aún no está seguro de qué material podría ser, los avances en astronomía, como el instrumento METIS (Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph, espectrógrafo y captador de imagen en el infrarrojo medio para el ELT), que se instalará en el fututo ELT (Extremely Large Telescope, Telescopio Extremadamente Grande) de ESO, permitirán a los investigadores confirmar la fuente de los átomos de hierro y níquel que se encuentran en las atmósferas de estos cometas.
Otro destacado estudio publicado en Nature muestra que los metales pesados también están presentes en la atmósfera del cometa interestelar 2I/Borisov. Utilizando el espectrógrafo X-shooter, instalado en el VLT de ESO, un equipo de Polonia observó este objeto, el primer cometa extrasolar en visitar nuestro Sistema Solar, cuando el cometa se acercó hace aproximadamente un año y medio. Descubrieron que la atmósfera fría de 2I/Borisov contiene níquel en estado gaseoso.
Al principio les costó creer que el níquel atómico realmente pudiera estar presente en 2I/Borisov, tan lejos del Sol. Se necesitaron numerosas pruebas y confirmaciones antes de que finalmente pudieran convencerse de que era así. El hallazgo es sorprendente porque, antes de los dos estudios publicados hoy, los gases con átomos de metales pesados sólo se habían observado en ambientes calurosos, como en las atmósferas de exoplanetas ultra-calientes o cometas en evaporación que pasaban demasiado cerca del Sol. 2I/Borisov se observó cuando estaba a unos 300 millones de kilómetros del Sol, aproximadamente 2 U.A.
Estudiar en detalle los cuerpos interestelares es fundamental para la ciencia, ya que contienen información muy valiosa sobre los sistemas planetarios extrasolares de los que provienen: el níquel gaseoso está presente en las atmósferas cometarias de otros rincones de la Galaxia.
Los estudios polaco y belga muestran que los cometas del Sistema Solar y el cometa extrasolar 2I/Borisov tienen aún más en común de lo que se pensaba.
Fuente: Comunicado científico de ESO: eso2108es, 19 de mayo de 2021
Erupciones del agujero negro central supermasivo de nuestra galaxia
El agujero negro superlativo en el centro de la Vía Láctea liberó una cantidad inusual de llamaradas y erupciones fuertes en 2019. Ahora, los astrónomos están tratando de averiguar por qué.
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Sgr A*, el agujero negro de 4,6 millones de masas solares que se encuentra en el centro de la Vía Láctea, es normalmente una bestia bastante silenciosa. El agujero negro se alimenta lentamente de material en acumulación en el centro galáctico, pero esta fuente de alimento es escasa y la acumulación de Sgr A* no produce nada parecido a los fuegos artificiales que asociamos con los agujeros negros supermasivos en las galaxias activas.
Sin embargo, en mayo de 2019, Sgr A* de repente se volvió sustancialmente más activo de lo habitual, produciendo una llamarada brillante en el infrarrojo cercano sin precedentes que duró aproximadamente 2,5 horas. Este destello fue más de 100 veces más brillante que la emisión típica de la acreción casual de Sgr A*, y más del doble de brillante que el destello más brillante que jamás hayamos medido de nuestro monstruo vecino.
El brote de mayo de 2019 marcó el inicio de un aumento prolongado de la actividad: un número inusual de brotes fuertes que continuaron al menos durante todo 2019 (los datos analizados actualmente se extienden solo hasta el final de ese año). Queda por determinar la causa de que Sgr A* se despertara y si se esperan más llamaradas en el futuro. Un nuevo estudio de Lena Murchikova (Instituto de Estudios Avanzados) explora las opciones.
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Las llamaradas de Sgr A* probablemente se debieron a un aumento abrupto en la cantidad de material disponible para acretar en este agujero negro. Murchikova identifica dos fuentes probables de este exceso de material.
Vertidos de estrellas S: El núcleo denso de nuestra galaxia alberga una población de estrellas en órbitas estrechas alrededor de Sgr A*. Estas estrellas desprenden masa a través de los vientos estelares, y cuando las estrellas giran cerca de Sgr A* en el pericentro de su órbita, esta masa desprendida podría acumularse en Sgr A*.
Desintegración de objetos G: También se sabe que orbitan cerca de Sgr A* los llamados objetos G. Estas fuentes extensas pueden ser nubes de gas, estrellas o una combinación de las dos. Los objetos G tenues pierden masa como resultado de la fricción a medida que orbitan, exhibiendo tasas más altas de pérdida de masa a medida que se acercan a Sgr A* y se estiran en formas con áreas de grandes superficies que pasan a través de un material de fondo denso. La masa que pierden a través de esta desintegración en el pericentro podría luego acumularse en Sgr A*.
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A través de una serie de cálculos, Murchikova estima cuánto material arrojan estos dos tipos de objetos y cuánto tiempo tardaría ese material en acumularse en Sgr A*. Basado en las observaciones disponibles, el autor encuentra que la explicación más probable para los ruidos inesperados de nuestro agujero negro en 2019 es que actualmente está acumulando material de los pasos por el pericentro anteriores combinados de los objetos G1 y G2.
Si esta interpretación es correcta, esperaríamos ver que las erupciones continúan durante un tiempo limitado, pero Sgr A* debería volver a su estado inactivo. Si, en cambio, las erupciones fueran parte de la variabilidad normal en el flujo de material acumulado en Sgr A*, esperaríamos que la actividad continúe en los próximos años.
Este artículo ha sido escrito por Juan Antonio Bernedo.
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