Archivo por meses: enero 2012

El cazador de invierno y las siete hermanas

Desde tiempos antiguos las diferentes culturas han trazado líneas imaginarias en el cielo para reconocer las estrellas nocturnas. Estas líneas delimitan constelaciones cuya visibilidad depende en gran medida de la estación del año en la que nos encontremos. En invierno el cielo nocturno nos otorga noches de observación que comienzan a horas tempranas. Si el tiempo nos acompaña esta estación nos ofrece algunas de las constelaciones más hermosas del año. Entre ellas está la constelación de Orión, quizás la más conocida. Sus brillantes estrellas la identifican de manera clara incluso en una gran ciudad formando una figura que los antiguos griegos atribuyeron a uno de los héroes más antiguos: Orión, un héroe, gigante o Titán, cazador de bestias cuya mitología dispone de numerosas versiones contradictorias.

 

La constelación de Orión

Constelación de Orión

La constelación de Orión. La imagen de la derecha corresponde a la obra Uranographia (1690) de Johannes Hevelius. La orientación es la que se tendría a través de un telescopio.

En Orión destacan por su brillo la supergigante roja Betelgeuse (el hombro del gigante) y la gigante azul Rigel (el pie del gigante) en el extremo opuesto. Betelgeuse es tan grande que su radio es unas 1200 veces superior al de nuestro Sol; Rigel es una gigante azul más cercana y con un tamaño de unas 70 veces el tamaño de nuestro Sol. Las otras estrellas destacadas que forman la constelación y son fácilmente reconocibles son: Bellatrix (en el otro hombro del gigante) y Saiph (en su pierna contraria) en las dos esquinas restantes delimitando la figura de Orión. En el centro, alineadas de manera casi perfecta hay tres estrellas brillantes azuladas: Alnitak, Alnilam, y Mintaka (también llamadas como las tres Marías). Un poco más abajo aparece una nebulosidad visible a simple vista en lo que se conoce como la espada. Esta nebulosidad rojiza observada al telescopio constituye la Gran Nebulosa de Orión observable con nitidez simplemente equipándose de unos prismáticos.

 

La nebulosa de Orión

La Nebulosa de Orión es la región de formación estelar más conocida de nuestra galaxia. En ella nacen estrellas masivas situadas a una distancia de tan solo 1300 años luz siendo la región de formación estelar más cercana al sistema solar. El contenido de gas, polvo y la densidad de estrellas jóvenes puede examinarse en observaciones en diferentes longitudes de onda. En ella se han encontrado estrellas rodeadas de discos de material en los que surgirán planetas en pocos millones de años e incluso planetas aislados flotando libremente en el espacio.

M42: La nebulosa de Orión

La nebulosa de Orión. La imagen de la izquierda muestra la visión de Orión a través de un telescopio de tamaño medio. La imagen central es una reducción de una observación efectuada con el Telescopio espacial Hubble. Ampliando porciones de esta imagen pueden verse discos protoplanetarios orbitando algunas de las estrellas de la nebulosa todavía en periodo de formación. El material nebuloso del disco experimenta la radiación de estrellas cercanas ya formadas que deforman el disco a través de su intensa radiación.

Además de la región central dominada por el brillo de cuatro estrellas cercanas denominadas “el Trapezio de Orión” podemos encontrar en esta extensa nebulosa otras estructuras singulares como la nebulosa cabeza de caballo que, formada por grandes masas de polvo, oculta las estrellas posteriores silueteando la figura de un caballo.

 

Las siete hermanas

Un poco por encima del gigante Orión, tras atravesar la constelación del Toro, sobreposando la brillante Aldebarán, aparece un grupo de estrellas azuladas cercanas conocido como las Pléyades o las siete hermanas. Se trata de una agrupación de unas 500 estrellas de las que las siete más brillantes pueden observarse a simple vista dependiendo de las condiciones atmosféricas (un lugar privilegiado y ausencia de Luna). Las más brillantes son Alcyone, Atlas, Electra, Maia, Merope, Taygeta y Pleione. Estas estrellas son estrellas azules jovenes que tan solo tienen unos 100 millones de años de edad y están situadas a 450 años luz de la Tierra. Observadas utilizando un telescopio potente se puede observar que están rodeadas de material que se torna azulado al reflejar la luz de estas estrellas y que dota a este grupo de estrellas de una cierta nebulosidad. Esta solo puede verse a través de un telescopio pero las Pléyades constituyen un hermoso espectáculo nocturno.

Las Pleiades, también conocidas como las siete hermanas

Las Pleiades, también conocidas como las siete hermanas. Este grupo de estrellas atraviesa una región rica en polvo en la galaxia. La luz azulada de las estrellas reflejada en el polvo interestelar que las rodea da la luminosidad característica de este grupo de estrellas.

 

Localizando al cazador y las Pléyades

Ambos conjuntos, la constelación de Orión junto con su nebulosa y las Pléyades son fáciles de observar. La siguiente imagen puede ayudar a los que estén interesados en localizarlas en el cielo nocturno. Orión es fácil de localizar y está situada a una altura agradable sobre el horizonte durante toda la noche en los meses de enero y febrero. Las Pléyades a un ángulo superior se localizan con facilidad trazando la línea imaginaria entre las dos gigantes rojas Betelgeuse y Aldebarán.

Mapa de algunas de las constelaciones de Invierno. Obtenido con Stellarium.

 

Enlaces:

– Blog del navegante: Orión, Tauro y Pléyades
– Adentrándonos en Orión: Vídeo en Youtube

 

Desvelando los misterios de Venus

Hace ahora 50 años comenzó la exploración espacial del Sistema Solar. Las primeras sondas espaciales enviadas más allá de la órbita terrestre (las sondas Mariner) fueron enviadas hacia el planeta Venus en el verano de 1962 iniciando una era de descubrimientos espaciales. Venus fue el primer destino escogido y no fue por casualidad. Por aquel entonces Venus era un mundo misterioso y extremadamente atractivo. Algo más cercano al Sol que la Tierra, del mismo tamaño que nuestro mundo, y, de manera llamativa, permanentemente cubierto por nubes. Se pensaba que esas nubes serían nubes de agua como las terrestres y que Venus podía ser un mundo con agua abundante. La idea había sido plasmada en un influyente libro escrito en 1915 por el químico sueco Svante Arrhenius (premio Nóbel de química en 1903) y titulado “El destino de las estrellas”. En el se describía Venus como un mundo pantanoso, cálido y húmedo poblado quizás por grandes bestias.

Un mundo de misterio

Los escritores de ciencia ficción de la época aceptaron la idea y de manera entusiastaescribieron novelas que popularizaron esta idea. Las novelas de fantasía de Edgard Rice Burroughs (más famoso por su personaje Tarzán) ambientadas en Venus y publicadas en los años 30 del siglo XX constituyeron un notable éxito de ventas. Escritores serios escribían novelas de ciencia ficción siguiendo este paradigma de un Venus habitable. Entre ellas la más famosa fue quizás la novela para el público adolescente “Lucky Star y los océanos de Venus“, escrita por Isaac Asimov en 1954 (como nota personal diré que esta fue la primera novela de ciencia ficción que leí en mi infancia conduciéndome más tarde a leer libros de Asimov sobre ciencia).

Novelas pulp y semi-serias sobre Venus en los años 30 y 50.


La sonda Mariner 2 fue la primera misión interplanetaria con éxito y destruyó por completo el mito de los océanos de Venus.

El final del mito

A finales de los años 50 varios científicos y en particular un joven Carl Sagan estaban a punto de cambiar el paradigma sobre Venus. Observaciones de este planeta realizadas por Sagan en ondas de radio indicaban una superficie my cálida, demasiado para un mundo habitable. La segunda de las sondas Mariner realizó un sobrevuelo cercano demostrando la naturaleza cálida de la superficie de Venus y la existencia de una densa atmósfera de dióxido de carbono (CO2). A finales de los años sesenta las sondas soviéticas Venera 4, 5 y 6 penetraron la gruesa capa de Venus comprobando que la atmósfera de Venus está constituida en 97 % por de dióxido de carbono, un gas de efecto invernadero. La sonda Venera 7 fué diseñada para soportar temperaturas de varios centenares de grados y presiones elevadas. En diciembre de 1970 la sonda se posó en la superficie de Venus midiendo una temperatura de 470ºC y una presión 90 veces mayor que la presión atmosférica terrestre y comparable a la del océano a una profundidad de 1000 m. Los soviéticos lograron posar otras sondas en la superficie de Venus que parecían más robustos tanques que sondas ligeras de exploración espacial.

Imagen en color de la superficie de Venus obtenida por la sonda soviética Venera 13 en 1982. La imagen cubre un ángulo de 170º

El Venus real

Venus es un mundo infernal. La densa atmósfera de CO2 actua como una manta aislante que mantiene la superficie caliente a través de un efecto invernadero desbocado elevando la temperatura de la superficie hasta 460ºC tanto de día como de noche. Además las nubes permanentes que cubren Venus están formadas por gotas de ácido sulfúrico y se extienden en la atmósfera a lo largo de más de 20 km de altura convirtiendo este en un mundo infernal.

Venus es sin embargo tremendamente atractivo ya que encierra numerosos misterios. El planeta gira muy lentamente teniendo un periodo de rotación de 243 días (la Tierra solo requiere 24 horas para girar sobre su eje), lo hace además en el sentido contrario al sentido de giro de los demás planetas del Sistema Solar y no sabemos por qué. Por otro lado el año en Venus es más corto, de tan solo 224.7 días terrestres. Esta rotación lenta retrógrada contrasta paradójicamente con una atmósfera de vientos rápidos. El viento en el Ecuador en la cima de las nubes, a 70 km de altura, sopla a 340-360 km/h, un fenómeno conocido como superrotación atmosférica que no ha podido ser explicado. Otro de los misterios de Venus es la juventud de su superficie. Entre 1990 y 1994 la sonda americana Magallanes obtuvo mapas por rádar de su superficie que muestran una superficie joven formada hace unos 500 millones de años, una pequeñez en las escalas de tiempo geológicas.

Mapas de radar del planeta Venus (izquierda) y detalles volcánicos en su superficie. Ambas imágenes fueron obtenidas por rádar.

Mapas de radar del planeta Venus (izquierda) y detalles volcánicos en su superficie. Ambas imágenes fueron obtenidas por rádar.

Regreso al planeta olvidado: Venus Express

Las dificultades de la exploración de Venus, el colapso de la Unión Soviética y el éxito americano de la exploración de Marte relegaron Venus a un lugar olvidado. Durante más de 20 años no hubo ninguna misión dedicada a explorar este mundo. Sin embargo en el año 2005 la Agencia Espacial Europea (ESA) lanzó la sonda Venus Express. Nuestro grupo de investigación (el Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco) participa como parte del equipo científico en uno de sus instrumentos llamdo VIRTIS. Las figuras inferiores muestran algunas de las imágenes emblemáticas obtenidas por esta sonda.

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Izquierda: Las nubes superiores de Venus observadas por Venus Express en luz ultravioleta. Centro:Vórtice polar sur de Venus, su tamaño es comparable al continene europeo y cambia de forma en pocos días. Derecha: Imagen global de Venus desde una órbita polar mostrando el lado diurno (azul) y nocturno (rojo) del planeta.

 

Venus Express revitalizó la investigación sobre Venus mostrando un mundo quizás más parecido a la Tierra de lo que se pensaba. No hay agua en Venus, pero en el pasado la hubo. La atmósfera es muy dinámica con vientos diferentes a diferentes alturas que se muestran sorprendentemente constantes. Las regiones polares están dominadas por vórtices atmosféricos del tamaño del continente europeo que cambian cada pocos días. La atmósfera superior tiene una química peculiar que la vuelve luminiscente en ciertas longitudes de onda en el lado nocturno y la superficie de algunas montañas podría haber cambiado de manera inesperada hace poco tiempo (geológicamente hablando).

Planetología comparada

 

Venus comparado con la Tierra, la superficie de Venus se muestra en color naranja. Las nubes superiores que ocultan la superficie en color azul.

El descubrimiento del efecto invernadero en Venus dió lugar a una importante comparación con la Tierra. En los años 60 se empezaba a especular que el aumento en dióxido de carbono que ha provocado la actividad industrial humana podía provocar en nuestra atmósfera un aumento de temperatura en la Tierra pero el ejemplo de Venus mostró la importancia del CO2 en la atmósfera. Paradójicamente el primer científico que sugirió el concepto de efecto invernadero atmosférico fue el mismo Svante Arrhenius que había imaginado un Venus habitable. El efecto invernadero en Venus es uno de los casos más importantes de planetología comparada pero se plantean otras preguntas importantes: ¿cómo un mundo rico en agua como el Venus del pasado pudo evolucionar hacia su estado actual? ¿cómo pudo mantenerse habitable la Tierra durante todo ese periodo? Hoy otras preguntas interesantes que también se presentan ante nosotros. Por ejemplo el vórtice polar de Venus nos muestra similitudes y diferencias con los vórtices polares terrestres responsables del agujero de ozono de la Antártida.

Continuamos por lo tanto explorando Venus. Intentando descubrir los secretos de nuestro desafortunado gemelo planetario.

Para saber más:
Venus Express: http://www.ajax.ehu.es/VEX/index.sp.html
 

El festín del gigante

Agujeros negros supermasivos

La astronomía es una ciencia que provoca sentimientos de todo tipo pero especialmente asombro y sobrecogimiento. El centro de cada galaxia alberga en su interior un inmenso agujero negro supermasivo. En algunos casos, especialmente en el Universo primitivo en el que las galaxias son más pequeñas y todavía en proceso de formación, estos agujeros negros están rodeados de material que cae sobre el objeto central. Lejos de mostrarse oscuros, estos agujeros negros son muy brillantes. El material que cae se acelera por efecto de la inmensa gravedad del agujero negro hasta alcanzar velocidades cercanas a la de la luz calentándose y emitiendo enormes cantidades de radiación. De hecho los agujeros negros en galaxias activas y quásares son los objetos más luminosos del Universo y los objetos que más eficazmente convierten materia en energía.

 

Representación artística de un agujero negro

M87


 

Sgr A*: El gigante dormido

Afortunadamente la Vía Láctea es una galaxia tranquila que aunque posee un enorme agujero negro en su interior absorbe muy poca materia careciendo en la actulidad de actividad digna de mención. Podríamos decir que nuestro agujero negro galáctico es un gigante dormido. De hecho caer sobre un agujero negro no es sencillo. Todo objeto en el espacio atraído por la gravedad describe una trayectoria curva que debe conservar una cierta propiedad denominada por los físicos momento angular. La caída directa sobre un agujero negro galáctico es relativamente difícil y más bien se establecen órbitas elípticas (como las de los planetas alrededor del Sol, permanentemente atraídos por él y sin llegar a caer) que son más rápidas cerca del agujero negro y más lentas según nos alejamos de él.

En el caso de nuestra propia galaxia no hay mucho material cayendo sobre el agujero negro y tan solo podemos detectarlo porque está muy cerca de nosotros. Del centro de la galaxia proceden pequeñas emisiones de radio algunas radiaciones más energéticas. Esta región recibió el nombre de Sagitario A* (la estrella de Sagitario A, nombre que suele abreviarse como Sgr A*). Alrededor del año 2002 la búsqueda de estrellas cercanas al centro galáctico mostró de manera determinante como, las estrellas más cercanas se desplazan a gran velocidad (900 km/s) atraídas por la enorme gravedad de un objeto compacto cuya masa se determina a partir de las órbitas de estas estrellas. Se supo entonces que nuestro agujero negro galáctico tiene una masa de unos 4 millones de soles concentrada en una esfera cuyo radio es comparable a la órbita del planeta Mercurio (unos 50 millones de kilómetros). Para hacernos una idea de las escalas involucradas y del fascinante ballet acelerado de las estrellas del centro galáctico podemos observar este magnífico vídeo basado en observaciones reales de la Vía Láctea y el centro galáctico.

 

 

Alimentando el agujero negro de Sgr A*

Utilizando los grandes telescopios del VLT situado en el Observatorio Austral Europeo en Chile un grupo de investigadores liderado por el alemán Reinhard Genzel ha encontrado un objeto en trayectoria de franca colisión con el agujero negro. Se trata de una nube de gas ionizado de pequeño tamaño (unas tres veces la masa de la Tierra) posiblemente arrancada de estrellas cercanas por la gravedad y la radiación de las múltiples estrellas masivas del centro galáctico. Su trayectoria la acerca al agujero negro de la estrella de Sagitario A a una velocidad creciente que ahora es de unos 2400 km/s.

El video inferior muestra una animación, en la que se representa la trayectoria futura de esta nube de gas acercándose al agujero negro. Pronto las enormes fuerzas de marea que origina el agujero negro romperan esta nube estirándola y absorbiendo parte del material.

 

 

El gigante dormido engullirá este material en los próximos años y podremos observar su festín en directo a partir del verano del próximo año. En cierto modo podemos decir que esta nube actuará como una sonda que permitirá explorar un entorno tan increíblemente violento que desafía la imaginación. Las observaciones que se realizarán con telescopios de todo el mundo (y especialmente por satélites terrestres capaces de observar este fenómeno en rayos X) nos permitirán aprender cómo es la frontera de un agujero negro en pleno festín de materia.

Referencias

En inglés

– A gas cloud on its way towards the supermassive black hole at the Galactic Centre, S. Gillessen et al. Nature 481, 51-54 (2012).
– The final plunge, M. Morris, Nature 481, 32-3 (2012).

En español

http://www.eso.org/public/spain/news/eso1151/

 

La adrenalina de la ciencia

En el verano del 2009 un astronómo aficionado australiano, Anthony Wesley, alertó sobre la presencia de una gran mancha negra que había aparecido súbitamente en la atmósfera de Júpiter. Júpiter es el mayor de los planetas del Sistema Solar, un gigante gaseoso cubierto permanentemente de nubes blancas y rojizas y la estructura negra resultaba sorprendente e inesperada. Inmediatamente supimos que Júpiter había recibido el impacto de un pequeño cuerpo del sistema solar que se había desintegrado en las capas altas de la atmósfera joviana tiñendo una región del tamaño de Europa de cenizas negras.

Imágenes de la nube de impacto en Júpiter originada el 19 de julio de 2009. Imágenes de Anthony Wesley (Australia)

Imágenes de la nube de impacto en Júpiter el 19 de julio de 2009. Imágenes de Anthony Wesley (Australia)

De manera repentina, Agustín Sánchez-Lavega (director de nuestro grupo de investigación), Santiago Pérez-Hoyos y yo mismo entramos en una carrera contra el reloj por observar con mejores medios este fenómeno casi único. En pocos días teníamos observaciones con el Telescopio Espacial Hubble, con los telescopios de 8 m en Hawaii y en Chile, con los 4.5 m de Canarias, varias colaboraciones con otros equipos internacionales por saber más sobre lo que había pasado y una competencia feroz por ser los primeros en comprender este fenómeno. Una cantidad de trabajo tan enorme que desintegró cualquier atisbo de vacaciones aquel verano del 2009. Pero aprendimos mucho. Un asteroide pequeño de unos 500 m de tamaño había chocado contra el planeta tal y como había ocurrido 15 años atrás con un famoso cometa (el Shoemaker-Levy 9). La conclusión breve de este trabajo es que Júpiter con su enorme gravedad sigue atrayendo pequeños cuerpos del sistema solar protegiendo a la Tierra de  impactos al limpiar el sistema solar de estos objetos.

En el verano del 2010 mis compañeros y yo estábamos muy satisfechos. Nuestros trabajos sobre este fenómeno iban a ser publicados en breve y podían alterar el paradigma vigente sobre las tasas de impactos en el sistema solar exterior (anteriormente se pensaba que una colisión de estas características solo podía producirse una vez cada varios siglos y sin embargo habíamos observado dos desde el año 1994) . Una contribución importante en nuestro campo de investigación, algo con lo que sueña todo científico.

Breve flash de luz en Júpiter el 3 de junio de 2010.

Flash en Júpiter el 3 de junio de 2010.

El 3 de junio  Anthony Wesley nos alertó de algo que parecía imposible: Un segundo impacto en Júpiter. Esta vez un breve flash de luz de unos 2 segundos de duración. De nuevo la sorpresa, lo inesperado y la investigación frenética por comprender qué había pasado acompañada de peticiones de observación a los mayores telescopios del mundo. Un nuevo verano se esfumaba entre nuestras manos. Y estábamos encantados. Aprendimos que Júpiter recibe impactos semejantes por objetos de unos 10 m de tamaño con frecuencia (al menos unas cuantas decenas de veces al año). Se trata de pequeños restos de la formación del Sistema Solar que también pasan cerca de la Tierra (se estima que uno de estos objetos pasa a una distancia de la Tierra comparable al tamaño de la órbita de la Luna cada día y uno choca con nuestro planeta cada 10 años). Cuando teníamos ya una clara visión de lo que había ocurrido otro astrónomo aficionado, esta vez japonés, descubrió un tercer impacto confirmando nuestras expectativas. He tenido el privilegio de experimentar estas emociones científicas en otras ocasiones, en parte por fortuna y en buena medida por trabajar con investigadores de gran talento como Agustín Sánchez-Lavega y Santiago Pérez-Hoyos.

Hablé varias veces en Radio Euskadi sobre estos impactos jovianos a mediados del 2010. Una de las consecuencias de estas entrevistas es que pude constatar que la “adrenalina” que habíamos experimentado mis compañeros y yo al estudiar estos fenómenos era comparable al interés que algunos oyentes tenían por saber más sobre ciencia. Empecé entonces una colaboración con Juan Carlos de Rojo y Naiara Gutierrez en Graffiti en Rojo que ha continuado deste entonces en Graffiti con Juan Carlos, Aitor Moriyón y Miriam Duque y que se extiende ahora también a la creación de este blog sobre astronomía.

Unas últimas palabras para esta entrada: Este blog no es un reflejo exacto de la sección de astronomía en Graffiti aunque correrá paralelo a ella durante los próximos meses. Es más bien un intento de compartir con ustedes el intenso placer que causa la ciencia y la investigación en los científicos, el gusto por saber cosas nuevas sobre la naturaleza y el sentido de maravilla ante un universo que no cesa de sorprendernos.