Problemas sin solución del Big Bang. 3 El problema de la singularidad

El problema más antiguo y quizás más conocido de la Teoría del Big Bang es el de la singularidad. El primer instante del universo del Big Bang, en los que su densidad y temperatura eran infinitamente altas, es lo que los matemáticos conocen como singularidad. Esta situación se considera un fallo en la teoría es decir, las leyes de la física no eran como las conocemos, y por tanto no pueden aplicarse a este caso, lo que representa un serio inconveniente.

Además, la teoría postula la creación de toda la masa y la energía del universo de la nada en el primer instante de tiempo, lo que parece representar una violación extrema de la ley de conservación de la masa/energía.

Según la teoría del Big Bang, antes de ese instante, el espacio y el tiempo no existirían. Aunque para algunos, que mezclan sus ideas religiosas con la ciencia, esto sería visto como una interpretación razonable de sus creencias religiosas, para los demás el comienzo del espacio y el tiempo podría representar un grave problema.

Si hubiera habido un Big Bang, parecería que los acontecimientos durante el primer instante de tiempo implicarían la aceleración instantánea de una enorme cantidad de partículas (toda la masa) del universo a una velocidad relativista, algunas variantes de la Teoría del Big Bang postulan incluso velocidades muy por encima de la velocidad de la luz. Debido a que para acelerar una partícula hasta la velocidad de la luz sería necesaria una cantidad infinita de energía, entonces el Big Bang podría haber necesitado un tiempo infinito y una cantidad infinita de energía; todo eso por no hablar de la energía adicional que se requeriría para superar la atracción gravitatoria de la masa total del universo.

Se ha sugerido que este problema puede resolverse postulando un universo de energía neta cero, un universo donde existiría una energía cinética positiva, una energía potencial negativa y una energía Einsteniana equivalente a la masa del universo que sería igual y opuesta a la energía negativa de la gravedad. De alguna manera, si el universo fuera a colapsar en el futuro, como algunos creen, toda la energía que se gastó en el nacimiento y la expansión del universo, sería una energía prestada que sería devuelta algún día. Sin embargo, esto no representa una explicación adecuada para la fuente de la energía necesaria descrita antes.

Cabe señalar que esta explicación de energía neta cero no es razonable sino para un universo en colapso. Sin embargo, la evidencia observacional casi ha descartado esta posibilidad para el universo del Big Bang, lo cual añadiría otro problema al espinoso asunto de la energía neta cero. Para cualquier posibilidad del universo del Big Bang la idea de una energía neta cero parece ser un escenario poco realista.

Si bien la teoría inflacionaria afirma haber encontrado una solución al problema de la singularidad, necesita una enorme fluctuación cuántica de vacío y, según algunos, una enorme fuerza repulsiva. Sin embargo, la inflación no es más que una idea especulativa sin posibilidad alguna de ser verificada.

Continuará...
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Regreso a Júpiter 2

La masa de las paredes de titanio proporcionan un refugio antiradiación donde se sitúan los sistemas de aviónica de la nave. "Todos los sensores están fuera", afirma Gasparrini. "Pero mientras ha sido posible, los sistemas críticos de aviónica se han ubicado en el interior de la caja. Los equipos que se hallan en el exterior poseen una gran resistencia a la radiación. Se espera que después de 30 órbitas habrán soportado una gran dosis de radiación y no se espera que duren mucho más."

El enfoque de usar energía solar fue elegido para reducir costes en la misión, situada en el programa "New Frontiers" (misiones de tipo medio). Uno de los mayores desafíos de la construcción fue integrar todos los componentes dentro de la caja protectora.

Sonda Juno en las proximidades de Júpiter. Uno de las tres alas de células solares tiene una forma distinta porque soporta el magnetómetro

"Fue un auténtico rompecabezas", señala Chodas. "Tenemos un cubo y cosas montadas en un panel central y a su vez todos los paneles se pliegan para formar un cubo. Esta configuración es sencilla, pero el intrincado cableado que va de una parte de la caja a la otra, así como hacia dentro y afuera de la caja es toda una obra de arte."

Cuando Juno alcance Júpiter en julio de 2016 y comience a tomar datos científicos, la sonda habrá establecido un nuevo récord de distancia para una sonda espacial operando con energía solar. La misión de retorno de muestras Stardust utilizó energía solar a 2 UA (2 veces la distancia del Sol a la Tierra), la sonda europea Rosetta irá aún más lejos. Para obtener la energía que Juno necesita a semejante distancia, los paneles de la sonda son muy grandes, con dos "alas" con cuatro paneles y otra con tres sosteniendo el magnetómetro.

Las células solares de alta eficiencia son de arseniuro de galio y fueron construidas por Boeing Spectrolab Inc. Las células fotovoltaicas de Juno convierten en electricidad un 28% de la energía solar incidente al comienzo de la misión. Las células están blindadas por un vidrio extragrueso, que le confiere una mayor protección contra la radiación. A pesar de todo, se oscurecerán progresivamente por los efectos de la radioactividad en las inmediaciones de Júpiter reduciendo su eficiencia. Incluso en esas condiciones, le proporcionarán energía de sobra para funcionar.

"En las proximidades de la Tierra los paneles producirán 18.000 vatios", afirma Gasparrini. "Al llegar a Júpiter generarán apenas 400 vatios."

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Regreso a Júpiter 1

La NASA lanzará pronto una nueva sonda a Júpiter para tratar de desentrañar algunos de los misterios del planeta gigante. De nuevo una nave fabricada por el hombre se adentrará en el gélido y radioactivo entorno de este planeta.

La sonda que lleva por nombre Juno, la esposa del dios romano Júpiter, obtendrá un récord de distancia al Sol para una nave alimentada por energía solar. Una de las señas características de Juno serán sus grandes paneles solares, que se utilizarán en lugar de los tradicionales RTGs o generadores termoeléctricos de radioisótopos. La última sonda a Júpiter, Galileo, utilizó esta última tecnología hasta su impacto final en las nubes del planeta.

Trayectoria de vuelo de la sonda Juno

Juno es básicamente un molino solar volador que rota en torno a una caja de titanio. La mayor parte de los 20 metros de envergadura de la sonda, son paneles solares fotovoltaicos diseñados para captar la máxima cantidad de energía en órbita de Júpiter. Los paneles además servirán de escudo para proteger la delicada electrónica contra la severa radiación de alta energía que existe en torno al planeta. La mayor parte de los instrumentos científicos se concentran en una caja blindada con paredes de titanio de unos 12 mm de espesor que servirá de protección contra los cinturones de radiación de Júpiter.

En su órbita en torno a Júpiter, Juno girará a 2 revoluciones por minuto, mientras sus instrumentos recogen datos sobre la estructura y composición del planeta gigante. A diferencia de la sonda Galileo, que se mantuvo en órbita ecuatorial para visitar sus lunas principales, Juno se situará en órbita polar, lo que le ayudará a evitar los peores efectos de los cinturones de radiación. Jan Chodas, director del proyecto en el Jet Propulsion Laboratory lo explica así: "mantendremos esta órbita elíptica que cruza el cinturón interior y que sobrevuela las nubes del planeta a tan sólo 4000 km". Chodas añade: "Nuestro sobrevuelo principal para tomar datos tiene lugar a unas 6 horas del perijovio (mínima distancia a Júpiter), después la sonda se aleja en su órbita de 11 días y radia los datos a la Tierra, y de nuevo se prepara para otro acercamiento. Por lo tanto, lo que hace posible esta misión es un conocimiento de donde se sitúan los cinturones de radiación, así como una navegación precisa para colocar a la nave en esa trayectoria."

El espacio que rodea a Júpiter es tan hostil que los diseñadores de la misión esperan que Juno sobreviva sólo unas 30 órbitas (menos de un año).

Aparte de los grandes paneles solares, la sonda es bastante compacta, afirma el director del programa Juno en Lockheed Martin en Denver, Tim Gasparrini. El cuerpo de la sonda mide 3,5 metros de alto y 3,5 metros de diámetro. En el centro está ubicada la caja protección de titanio, que mide 80 X 80 X 60 cm y pesa 150 kg. Gasparrini destaca que el diseño de esta caja es bastante diferente a las estructuras típicas construidas en sondas anteriores.

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Explicando las rarezas de Japeto

Imagínese la frustración de Gian Domenico Cassini, después de descubrir la luna de Saturno Japeto en 1671. Cassini veía la luna muy bien cuando se encontraba al oeste del planeta, pero no la podía ver en el lado este. Cassini finalmente dejo a todo el mundo perplejo en 1705: Japeto debía ser muy brillante en un hemisferio (la cara orientada hacia adelante en su órbita) y muy oscuro en el otro.

La luna Japeto de Saturno, tiene unos 1.470 km de diámetro de ancho, con una cara blanca brillante y otra muy oscura. Las flechas indican la cresta ecuatorial de la luna. El orbitador Cassini de la NASA tomó estos dos imágenes en 2004 (derecha) y 2007 (izquierda). NASA/JPL/Space Sciene Institute.

Pasaron siglos para descubrir cómo se produjo esta doble personalidad. Las imágenes cercanas obtenidas en 2007 por el orbitador Cassini de la NASA revelaron que la materia oscura no había hecho erupción desde el subsuelo, ni procedía de sus vecinos (las dos principales sospechas). En cambio, los hielos de capa exterior de la luna se habían sublimado aparentemente, dejando tras de sí una gruesa capa de sedimentos ricos en carbono.

Sin embargo, para resolver el misterio de Japeto, los científicos de Cassini se enfrentaron con otro: una cordillera montañosa imponente, de hasta 15 km de altura que se extiende a lo largo del ecuador de la luna por más de 1.300 km, un tercio de su circunferencia. Esta notable cordillera aparentemente antigua, no puede explicarse por procesos geológicos. Esta característica superficial ha desconcertado a los científicos planetarios desde su descubrimiento.

Pero existe otro problema aún más irritante. Japeto rota sincrónicamente a su movimiento en torno a Saturno en 79 días alrededor de Saturno, una sincronía forzada por la gravedad de Saturno hace mucho tiempo (al igual que la Luna rota en forma sincrónica alrededor de la Tierra). Pero las imágenes de alta resolución de Cassini demostraron que Japeto claramente no tiene forma esférica. Su forma implica que tuvo que haberse sido congelado mientras rotaba muy rapidamente, una vez cada 16 horas. Saturno puede ser un cuerpo masivo, pero Japeto está tan lejos que las fuerzas de marea del planeta hubieran necesitado unos 10.000 millones de años para reducir esta velocidad tan rápida.

Primer plano de la cresta de Japeto de hasta 15 km de altura, que se extiende a lo largo de la mayor parte del ecuador de la luna. El paisaje acribillado por cráteres de impacto implica que la cresta es muy antigua. NASA/JPL/Space Science Institute.

Ahora el dinamicista Hal Levison y tres colegas del Southwest Research Institute de Investigación del Suroeste han dado un puñetazo sobre la mesa al relacionar el "abultamiento ecuatorial fósil" con el enigma de la pérdida de velocidad. Durante la Conferencia de Ciencias Lunares y Planetarias, Kevin Walsh, miembro del equipo, describió cómo algo tuvo que haber impactado contra Japeto lo suficientemente fuerte un cercano disco de desechos y una pequeña luna orbitando algo más lejos.

Los científicos del Southwest Research Institute descubrieron que, cuando las fuerzas de marea de la luna interactúan con Japeto, la pequeña luna frena drásticamente su rotación, y además forzó el colapso del disco para formar la cresta ecuatorial en no tan sólo unos pocos miles de años. "Los desechos deberían haber caído a casi tangencialmente a la superficie a tan sólo 300 metros por segundo", explica Walsh, y ésto sería más que suficiente para que se formase la cresta.

Mientras tanto, todo este tira y afloja gravitacional alejó lentamente a la pequeña hasta que se escapó de la órbita de Japeto y comenzó a orbitar Saturno. Pero esta libertad habría durado poco: hay una probabilidad del 90% de que colisionase finalmente con Japeto y de que hubiera formado una de las grandes cuencas de su corteza helada.

Este escenario sería válido éxito o no en función de las suposiciones que se tomen sobre la rigidez del interior de Japeto (en función de su composición y temperatura) y de la forma en que evolucionó.

¿Sería plausible esta teoría, incluso remotamente? Bueno, ¿por qué no? Se han invocado impactos catastróficos para explicar de todo, desde la Luna de la Tierra al núcleo de hierro de gran tamaño de Mercurio o la inclinación del eje de rotación del planeta Urano...

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Problemas sin solución del Big Bang. 2 Las abundancias de los elementos

Los cálculos derivados de la nucleosíntesis primordial de elementos en la teoría del Big Bang no parecen ajustarse a las observaciones

La concordancia con el modelo del Big Bang de las abundancias observadas de elementos ligeros en el universo, se cita frecuentemente como una de las pruebas principales para la teoría del Big Bang, pero esta prueba debe afrontar importantes dificultades.

El estudio de los datos históricos muestra que en el transcurso del tiempo las predicciones para la proporción hidrógeno-helio en el universo del Big Bang, han sido ajustadas repetidamente para estar de acuerdo con las últimas estimaciones observadas en el universo real. Esta proporción depende de la relación entre bariones y fotones, que ha sido ajustada arbitrariamente para concordar con la proporción observada hidrógeno-helio. Estos ajustes no son en absoluto predicciones, más bien son "retrodicciones", que buscan acomodarse a los nuevos datos.

Los cosmólogos del Big Bang afirman además que la proporción observada en el universo de hidrógeno-helio sólo puede ser el resultado de la nucleosíntesis del Big Bang. Sin embargo, esto presupone no sólo un conocimiento preciso de los procesos del Big Bang, sino además de un conocimiento preciso de los procesos de otras cosmologías alternativas. Por ejemplo, otras teorías cosmológicas sugieren que el helio fue acumulado como resultado de otros procesos (por ejemplo la nucleosíntesis estelar durante miles de millones de años). Sin embargo, estas propuestas alternativas no han sido tenidas en cuenta o no han sido exploradas debidamente, por lo tanto no existen bases para que los cosmólogos del Big Bang las nieguen. Además del helio, los teóricos del Big Bang han mantenido en el pasado que los demás elementos ligeros como el boro, el berilio y el litio, sólo han podido producirse por la nucleosíntesis del Big Bang (fusión). Sin embargo, se ha descubierto que estos elementos pueden ser producidos por los rayos cósmicos que actúan en los remanentes de supernova (fisión). También es posible que el deuterio haya sido producido por procesos en la formación de las galaxias en lugar del Big Bang. A parte de estos problemas, las observaciones recientes muestran que la abundancia de helio es menor a lo que indica la teoría estándar del Big Bang, y que las relaciones de berilio y boro son inconsistentes con esta teoría.

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Vuela el revolucionario X-51A

El X-51A Waverider es un prototipo experimental que está probando la Fuerza Aérea de los Estados Unidos. Se espera que el X-51A pruebe tecnologías que puedan transportar cargas más pesadas a la órbita. El prototipo viajará debajo del ala de un bombardero B-52 desde la Base Aérea de Edwards, depués será soltado sobre el océano Pacífico, posteriormente el X-51A encenderá un cohete que lo acelerará a mach 4,5; entonces entrará en acción el motor scramjet que acelerará el prototipo a mach 6 o más.

El Programa X-51 Waverider es un esfuerzo conjunto de las Fuerzas Aéreas de los Estados Unidos, DARPA, NASA, BOEING y Pratt & Withney Rocketdyne.

Un X-51 ya realizó un vuelo en mayo pasado con éxito parcial. El prototipo voló autonomamente durante 200 segundos, batiendo un record de velocidad para una aeronave propulsada por un motor scramjet (acrónimo de Supersonic Combustion RAMJET). El vuelo estaba previsto que durase 300 segundos (5 minutos) y que alcanzase mach 6, pero durante el vuelo el Waverider perdió súbitamente aceleración y se destruyó a una velocidad de mach 5. La pérdida de empuje fue atribuida a un fallo de diseño que produjo una fuga de combustible hacia los sistemas electrónicos.

El motor Scramjet es un reactor atmosférico donde el aire entra a la cámara de combustión a velocidades hipersónicas. Esto ha sido comparado con encender una cerilla en un huracán. Hasta ahora este concepto ha tenido un éxito limitado. Se diferencia de otros motores en que no tiene partes móviles, y en que el oxígeno necesario para la combustión se toma directamente de la atmósfera. Este concepto permitiría ahorrar peso en el despegue de cohetes hacia la órbita puesto que no cargaría oxígeno líquido, debido a que éste se tomaría de la atmósfera. Los diseñadores afirman que podría alcanzar velocidades entre mach 12 y mach 24. Mach 24 equivale a una velocidad de 29.000 km/h y supondría que un vuelo desde Nueva York a Tokyo, que usualmente toma 18 horas, se realizaría en menos de dos.

Aunque el X-51A debió haber volado ayer 22 de marzo, no he encontrado aún ninguna información sobre este vuelo.

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Detectan lluvia primaveral sobre Titán

Mosaico de imágenes de Titan la luna mayor de Saturno. Créditos: NASA/JPL Space Science Institute

Las investigaciones realizadas por la sonda Cassini de la NASA a finales del año pasado permitieron a los expertos descubrir que los desiertos de Titán, la Luna más grande de Saturno, no eran tan áridos como se pensaba. Los científicos planetarios afirman que no hay duda de que los datos de la sonda indican la existencia de lluvia de metano sobre estas regiones.

Al principio, Cassini fotografió una gran zona cerca de las zonas ecuatoriales de la luna. Sus instrumentos continuaron vigilando la zona mientras se oscurecía, después la zona se iluminó en las semanas posteriores.

En este momento, los expertos ya se han interesado en el fenómeno. No sabían qué era lo que sucedía en Titán, sin embargo, sabían que eran un descubrimiento importante. Finalmente, entendieron la misteriosa la región oscura.

Los estudios anteriores habían indicado que el área sobre la que se desarrolló la estructura estaba cubierta por vastas y áridas dunas, formando un desierto.

Sin embargo, las lecturas de Cassini del 27 de septiembre de 2010, mostraron que la formación era de hecho una tormenta, desde la que llovió metano líquido por encima de la zona. Este tipo de hidrocarburo es muy común en Titán.

Debido a las bajas temperaturas promedio de Titán (alrededor de -180º C), el agua se congela en bloques más duros que el granito. Sin embargo, el metano y etano se funden a esta temperatura.

Estos dos compuestos entran en el ciclo atmosférico de la luna, de manera que las tormentas de Titán dan lugar a lluvias de estos dos compuestos, en lugar de agua. Los grandes lagos masivos de los dos polos contienen grandes cantidades de ambos hidrocarburos. El Polo Norte parece tener la mayor parte de los lagos.

Este descubrimiento implica que Titán parece estar en temporada de lluvias. La sonda analiza una superficie de unos 2.000 kilómetros de largo y 100 kilómetros de ancho.

"Los polos son los únicos lugares en en que hemos visto líquidos en forma de lagos y mares, también hemos visto actividad de nubes en el Polo Sur, pero lo realmente emocionante fue ver a esta actividad en latitudes ecuatoriales que son predominantemente áridas", señala Elizabeth Turtle.

Turtle es investigadora en el Laboratorio de física aplicada de la Universidad Johns Hopkins, y cree que estas manifestaciones son un claro indicador de que Titán tenía un clima más húmedo hace varios cientos de miles de años.

Turtle también es autora principal de un nuevo trabajo de investigación que detalla las conclusiones. El informe aparece en el número 18 de marzo de la revista Science

"Se prevé que podría haber cambios estacionales del patrón del tiempo, pero que no sabemos con certeza si la lluvia existía en el pasado talló los canales o si realmente esto está sucediento ahora", explica Turtle.

"Lo que indican estas observaciones es que la lluvia se produce estacionalmente y ahora es la temporada de lluvias en el ecuador", concluye Turtle.

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Problemas sin solución del Big Bang. 1 El Fondo Cósmico de Microondas

La radiación del Fondo Cósmico de Microondas sería atribuible al medio intergaláctico, en lugar de ser un efecto cosmológico

La expresión "temperatura del espacio" es el título del capítulo 13 de un famoso trabajo de 1926 elaborado por el científico inglés Sir Arthur Eddington. En este trabajo Eddington calculó la temperatura mínima a la cual se enfriaría cualquier cuerpo en el universo, puesto que éste se hallaría inmerso en la radiación de lejanas fuentes de luz. Sin ningún parámetro ajustable, Eddington obtuvo una temperatura de 3 ° K (más tarde esta cifra se afinó a 2,8 ° K), que es esencialmente el mismo valor observado para el fondo de microondas. Un cálculo similar aunque menos preciso puede aplicarse para determinar la temperatura mínima del espacio intergaláctico debido a la radiación de las galaxias. Por tanto, la materia intergaláctica es similar a una "niebla", y, consecuentemente, proporciona una explicación más sencilla para la radiación de microondas, incluyendo su espectro en forma de cuerpo negro.

Esta niebla también explica la problemática relación entre las longitudes de onda infrarrojas y de radio en las radiogalaxias. La ​​cantidad de radiación emitida por las galaxias distantes cae en longitudes de onda cada vez mayores, tal y como se esperaría si las ondas más largas se dispersasen por el medio intergaláctico. Por ejemplo, la relación de brillo entre longitudes de onda infrarrojas y de radio en las radiogalaxias, varía con la distancia de una forma que implica un proceso de absorción. Básicamente, esto significaría que las longitudes de onda más largas son absorbidas más fácilmente por el material situado entre las galaxias. Pero entonces la radiación de microondas (situada entre estas dos longitudes de onda) o bien debería ser absorbida también por ese medio intergaláctico, no teniendo la posibilidad de llegar desde distancias tan grandes, o permanecería perfectamente uniforme. En lugar de esto, este efecto debería ser el producto de la radiación de microondas del medio intergaláctico. Este punto de vista no implica que las microondas viajen directamente hasta nosotros desde una distancia superior a la de todas las galaxias, y según esto, la teoría del Big Bang sería incorrecta.

En el caso del Big Bang ninguna de las predicciones de la temperatura del fondo cósmico estuvo lo suficientemente cerca como para calificarla de una confirmación de la teoría del Big Bang. De hecho, la última predicción que realizó Gamow era de 50° K. Gamow hizo este cálculo en 1961, apenas dos años antes del descubrimiento del fondo de microondas. Está claro que sin una predicción cuantitativa realista, el hipotético resplandor de la gran explosión resulta indistinguible de la temperatura natural de toda la materia fría en el espacio. Ninguna de las predicciones de la temperatura del fondo se ajusta a lo observado. Además, el Big Bang no ofrece ninguna explicación para las variaciones de intensidad con respecto a las longitudes de onda observadas en las radiogalaxias.

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6 Enigmas científicos de Mercurio

Esta noche, la sonda MESSENGER (MErcury Surface Space ENviroment and Ranger), se convertirá en el primer artefacto fabricado por el hombre en entrar en órbita alrededor del planeta Mercurio.

Después de un período de chequeos de los sistemas de control, está previsto que el 4 de abril sus instrumentos científicos (cámaras, espectrómetros, magnetómetro y altímetro) se activen para comenzar la misión científica. Durante el año de misión nominal, MESSENGER orbitará Mercurio en un período de 12 horas, y recopilará información sobre las características de la superficie de Mercurio, su campo magnético y su exosfera.

La primera imagen se tomará el 29 de marzo como parte de la fase de puesta en marcha de instrumentos, e incluirá las regiones anteriormente invisibles del polo sur. Imagen: NASA/Johns Hopkins University Laboratorio de Física Aplicada/Carnegie Institution de Washington.

La nave tendrá una órbita muy elíptica, volando desde tan sólo 200 kilómetros del planeta hasta más de 15.000 kilómetros. Esta órbita extremadamente elíptica permite que la temperatura de la sonda esté estar mejor regulada, a una altitud de 200 kilómetros, el calor devuelto por el planeta supone cuatro veces la intensidad del Sol en la Tierra. Mientras Mercurio orbita alrededor del Sol, la nave mantendrá una orientación fija manteniendo su parasol orientado para protegerse del Sol. Una vez al día la nave retornará sus datos a través de la Red del Espacio Profundo.

La misión pretende responder a 6 importantes cuestiones científicas:

¿Por qué es el mercurio tan denso?

Sabemos que la Tierra, Marte y Venus poseen núcleos densos ricos en hierro, pero a pesar de que Mercurio es el más pequeño de los cuatro planetas interiores, tiene la densidad más alta, tan alta que implica que su núcleo podría ocupar hasta un 60% del volumen del planeta. ¿Es esta densidad producto de haberse formado tan cerca del Sol? ¿se perdió su material más ligero por la cercanía del Sol? ¿Podría el calor intenso haber vaporizado la capa rocosa exterior del planeta? MESSENGER medirá la composición del planeta mediante espectrómetros de rayos-X, rayos gamma y de neutrones, para determinar cuál de estas teorías es la correcta.

¿Cuál es la historia geológica de Mercurio?

Antes de que MESSENGER realizara su primer sobrevuelo de Mercurio, más de la mitad del planeta no había sido observada con anterioridad. Ahora, con las observaciones del Mariner 10 y de los tres sobrevuelos realizador por MESSENGER, se ha observada un 98% del planeta, confirmando que su superficie antigua llena de cráteres domina todo el planeta. Los rasgos volcánicos sugieren también sugieren que el vulcanismo persistió durante la historia primitiva de Mercurio, y los acantilados, se cree que se formaron en todo el planeta cuando se contrajo al enfriarse. Los datos topográficos, cartográficos y el análisis de su composición ayudarán a reconstruir la historia geológica del planeta.

¿Cuál es la naturaleza del campo magnético de Mercurio?

Se cree que el mercurio tiene una magnetosfera dinámica muy similar a la de la Tierra, aunque a menor escala. ¿Cómo cambia la magnetosfera de Mercurio con la actividad solar? ¿Cómo se genera a partir de los movimientos de fluidos en el núcleo del planeta? el magnetómetro MESSENGER caracterizará el campo magnético del planeta para determinar con precisión su intensidad a diferentes posiciones y alturas, también investigará cómo interactúa con el viento solar.

¿Cuál es la estructura del núcleo de Mercurio?

Sabemos que el Mercurio tiene un gran núcleo rico en hierro y un campo magnético global, pero ¿cuál es la estructura de ese núcleo? Un núcleo de hierro puro estaría completamente sólido actualmente, pero si otros elementos como el azufre, estuvieron presentes, podrían quedar partes del núcleo en estado fundido. Determinar la composición del núcleo proporcionará restricciones sobre la historia térmica del planeta y su evolución. El altímetro láser de MESSENGER se utilizará para medir la libración de Mercurio (su 'bamboleo' sobre su eje de rotación), la libración de la capa rocosa exterior del planeta sería el doble si estuviera flotando sobre un núcleo externo líquido de lo que sería si fuera sólido. La mejora de las mediciones del campo de gravitatorio ayudará también a limitar el tamaño y la estructura del núcleo.

¿Cuáles son los materiales inusuales de los polos de Mercurio?

A pesar de la proximidad de Mercurio al Sol, algunos cráteres polares permanecen en sombras permanentes. Las imágenes de radar desde la Tierra muestran una sustancia altamente reflectante en los lechos de estos grandes cráteres. ¿Podría hielo existir hielo de agua en Mercurio, o se debe a la presencia de silicatos a baja temperatura? el espectrómetro de neutrones de MESSENGER buscará rastros de hidrógeno en los depósitos polares, y el espectrómetro ultravioleta y el espectrómetro de partículas energéticas y plasma buscarán huellas desde hidróxido hasta azufre en el vapor que emane de estos depósitos. El altímetro láser también proporcionará información sobre la topografía de los cráteres.

MESSENGER ha observado ya el 91% de la superficie de Mercurio en sus tres sobrevuelos, que ha permitido a los científicos planear su plan de observaciones durante su fase orbital. Imagen: NASA/Johns Hopkins University Laboratorio de Física Aplicada/Carnegie Institution de Washington.

¿Qué elementos volátiles son importantes en Mercurio?

Mercurio está rodeado por una delgada envuelta de gas, una exosfera, que contienen hidrógeno, helio, oxígeno, sodio, potasio, calcio y magnesio. Estos componentes no son estables a largas escalas de tiempo por lo que cada elemento debe tener una fuente. El hidrógeno y el helio proceden del viento solar, mientras que otros elementos pueden proceder de impactos de cometas o micrometeoritos. Procesos como la vaporización de rocas de la superficie durante los impactos, la evaporación de los elementos de la superficie cuando se exponen a la luz solar, la erosión del viento solar, o la emisión desde el interior del planeta, todos pueden representar un papel. Los espectrómetros de MESSENGER determinarán la composición de la exosfera y la compararán con los detalles de la superficie del planeta. Se estudiarán también las variaciones en la composición del planeta para determinar los procesos involucrados.

MESSENGER ha realizado ya tres sobrevuelos, que no sólo revelan nuevas imágenes y detalles del planeta, sino que también proporcionaron vitales asistencias gravitacionales que impulsaron a la nave espacial hasta la inserción orbital del 18 de marzo.

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Entrevista al investigador principal de la misión MESSENGER

La sonda MESSENGER de la NASA promete mostrarnos un Mercurio completamente nuevo cuando entre en órbita alrededor del planeta mañana 17 de marzo.

La sonda viaja por el espacio desde hace casi 7 años, pero ahora está a punto de alcanzar el objetivo de su misión primario, el estudio de Mercurio desde su órbita.

Hasta ahora, MESSENGER ha sobrevolado Mercurio en tres ocasiones, retornando increíbles imágenes de este mundo desolado. MESSENGER será la primera sonda en orbitar Mercurio para realizar extensas observaciones, muchos científicos esperan con ansiedad ese momento.

El gran tamaño del núcleo de Mercurio es un enigma para los científicos

En una entrevista a Sean Salomon, investigador principal de MESSENGER y director del Departamento de Magnetismo Terrestre en la Carnegie Institution en Washington, nos cuenta lo que nos depara la misión:

¿Cuál es su estado de ánimo al aproximarse la inserción orbital?

Sean Salomon: no podemos esperar a la inserción orbital. Por supuesto hemos estado dedicando mucho tiempo para este evento, probándolo todo: contingencias, análisis, práctica. Hemos tenido a nuestro equipo de operaciones de misión practicando con un equipo independiente para aprender a afrontar anomalías. El equipo ha mostrado su destreza.

El equipo científico está listo para comenzar las observaciones orbitales, por lo que estamos esperanzados de conseguir una exitosa inserción orbital.

Si tuviera que elegir una pregunta que espera que MESSENGER pueda responder cuando entre en órbita de Mercurio, ¿cuál escogería?


Sean Salomon: Vengo del campo de la geofísica, por lo que estoy interesado en el origen de las grandes fallas, el encogimiento del planeta, el origen del campo magnético o conocer por qué Mercurio tiene un núcleo tan grande en relación a su masa: dos veces mayor que la Tierra, Venus o Marte. Estas son preguntas sobre la evolución y estructura a gran escala que me interesaron después de la misión del Mariner 10. Pero ahora estoy fascinado por la magnetosfera, exosfera, las partículas cargadas por lo que no puedo renunciar a nada.

¿Qué es lo que ha revelado MESSENGER que ha causado sorpresa?

Sean Salomon: Muchos aspectos de su historia volcánica son sorprendentes. La capacidad de cambio de la exosfera y magnetosfera es sorprendente (pequeños cambios en las condiciones solares e interplanetarias). La interacción entre la magnetosfera y la exosfera es mucho más extrema de lo que esperábamos. Es muy entretenido.

Si los seres humanos tuvieran un gran traje espacial y pudieran visitar la superficie de Mercurio ¿cómo sería?

Sean Salomon: Se necesitaría un traje realmente grande. Sería un paisaje bastante bonito. El cielo sería negro. No podría verse la exosfera, ni siquiera olerse. Caminaríamos por un paisaje con numerosos cráteres de impacto, con enormes acantilados. El Sol sería 11 veces más brillante que en la Tierra. En cuanto a dimensiones sería tres veces mayor. Estaríamos afectados por partículas cargadas de alta energía y a otros tipos de radiación. Por eso necesitaríamos un gran traje espacial.

El día duraría 3 meses terrestres, después vendría la noche. Por lo que necesitaríamos soportar una gran oscilación de temperaturas extremas. En el ecuador, la oscilación térmica del día a la noche es de 600º C. Por ello, el traje espacial debería ser capaz de soportar esas temperaturas, además de tener una fuente de energía para trabajar en las largas noches.

Podríamos descender a cráteres en sombras perpetuas, y encontrar a uno o dos metros bajo la superficie, hielo de agua, si estamos en lo correcto.

Por lo tanto, sería un lugar muy diferente. Con un paisaje similar al lunar, pero con más accidentes. En la cara diurna seríamos conscientes de lo cerca que estamos del Sol.

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Nuevo estudio refuerza la existencia de la materia oscura

Nuevas medidas de explosiones desafían la teoría de que la energía oscura no es más que una ilusión provocada por nuestra ubicación en un vacío gigante

En 1998, basándose en mediciones de explosiones supernova en galaxias cercanas y lejanas, los astrónomos informaron que la expansión del universo parecía ser más rápida ahora que en el pasado. Las medidas tomadas en galaxias lejanas proporcionan un registro del pasado debido al tiempo que necesita su luz para alcanzarnos.

Para explicar la expansión acelerada del universo debe invocarse a extrañas explicaciones

La aceleración del universo no es una sorpresa, puesto que la gravedad debería actuar como freno de la expansión, que disminuye con el tiempo. La explicación más popular para explicarla es una energía de origen desconocido llamada energía oscura que inunda el universo y que actúa con una fuerza de repulsión para frenar la expansión.

Sin embargo, algunos investigadores han propuesto una explicación alternativa: la aceleración del universo es tan sólo una ilusión debida a la desigual distribución de la materia en el espacio.

Estos científicos aceptan que la velocidad en el universo local es mayor que en las regiones más alejadas. Pero en lugar de asumir que la velocidad de expansión aumenta con el tiempo, sugieren que nuestra región del universo parece contener menos masa que el promedio. Dentro de este "vacío" la velocidad de expansión es mayor que fuera puesto que existe menos gravedad para frenarla.

Sin embargo, nuevas mediciones más precisas de las supernovas, tomadas mediante el Telescopio Espacial Hubble, entran en conflicto con la versión más simple del modelo vacío. Este modelo se podría adaptar para ajustarse a mediciones anteriores de supernova y a otros datos cosmológicos, pero únicamente si la velocidad de expansión local fuera de unos 60 km/s por megaparsec o menos (un megaparsec equivale a 3,26 millones de años-luz).

Esto era válido para posibles errores de mediciones anteriores, pero con las medidas nuevas, más precisas, con las que se obtiene una velocidad de 74 km/s por megaparsec +/- 2,4.

"Parece más probable que la energía oscura estuviera pisando el pedal del acelerador", dice Adam Riess de la Universidad Johns Hopkinks en Baltimore, Maryland, que dirigió las observaciones. Los resultados aparecen en la publicación The Astrophysical Journal.

Sin embargo, Surbir Sarkar de la Universidad de Oxford, que propuso la teoría del vacío, y que no participó en el estudio de Riess, afirma que los resultados no son un golpe fatal. "Los observadores han hecho un buen trabajo, pero no debería olvidarse que existe flexibilidad para los modelos alternativos, de forma que pueden acomodarse a valores más altos" para la expansión local.

Sarkar señala un estudio de Tirhabir Biswas de la Universidad Saint Cloud State en Minnesota y sus colegas, publicado en noviembre en Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, que probó varios modelos de vacío en relación a los datos astronómicos. Algunos de ellos permiten velocidades de expansión tan altas como las medidas por el Hubble proponiendo "un vacío dentro de un vacío", donde la densidad de materia no es constante dentro del propio vacío, sino que cae abruptamente hacia el centro.

Aunque este modelo puede parecer artificioso, la alternativa es invocar a la energía oscura, cuyo origen es muy difícil de explicar, afirma Sarkar. "Prefiero creer que el universo es un poco más complicado de lo que el modelo cosmólogico estándar supone", concluye Sarkar.

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Familia estelar tiene los días contados

La mayoría de los cúmulos globulares que orbitan la Vía Láctea tienen núcleos de estrellas densamente poblados, pero NGC 288 pertenece a un a minoría de cúmulos globulares de baja densidad estelar.

La nueva imagen de la cámara ACS del Telescopio Espacial Hubble resuelve completamente las estrellas antiguas del interior del enjambre estelar.

Los colores y brillos de las estrellas de la imagen nos cuentan la historia de la evolución de las estrellas del cúmulo. Los numerosos puntos de luz débil de la imagen, son estrellas de baja masa que fusionan hidrógeno al igual que nuestro Sol. Las estrellas más brillantes son de dos tipos: las amarillas son estrellas gigantes rojas en la fase final de su vida, y aparecen más grandes, frías y brillantes. Las estrellas azuladas brillantes son estrellas incluso más masivas que han abandonado la fase de gigante roja y producen energía por la fusión del helio en sus núcleos.

Las estrellas de los cúmulos globulares se forman al mismo tiempo de la misma nube de gas, dando a luz a grandes familias de estrellas. Sin embargo, las estrellas creen que las estrellas hermanas de estos enjambres estelares de baja densidad como NGC 288, que están juntas por las fuerzas gravitatorias, pueden dispersarse finalmente y tomar caminos separados.

NGC 288 se encuentra en la oscura constelación del Escultor, a una distancia de 30.000 años-luz. Esta constelación también contiene a la galaxia NGC 253 (la galaxia del Escultor). Estos dos objetos se hallan tan próximos en el cielo que pueden observarse a la vez en el campo de visión de unos prismáticos. William Herschel observó NGC 288 por primera vez en 1785 y lo caracterizó como cúmulo globular porque podía resolver sus estrellas mediante su telescopio.

Imagen de alta resolución

Esta imagen fue creada a partir de imágenes del Telescopio Espacial Hubble tomadas con el Wide Field Canal de la Advanced Camera for Surveys (ACS) a través de cuatro filtros diferentes. La luz registrada a través de un filtro azul (F435W) aparece en color azul, la luz registrada través de un filtro naranja (F606W) aparece en color verde, la luz registrada a través de un filtro infrarrojo cercano (F814W) aparece en color rojo y la luz del hidrógeno (F658N) aparece en color naranja. Los tiempos de exposición fueron 740, 530, 610 y 1.760 segundos, respectivamente, y el diámetro del campo de visión es de 3,2 minutos de arco. Crédito: ESA/Hubble y NASA

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400 años de observaciones de manchas solares y 2

Poco después, Johannes Fabricius viajó a la Universidad de Wittenberg, uno de los centros más importantes de la erudición religiosa y científica de la época, allí publicó un libro titulado "De Maculis in Sole observatis et Apparente earum cum Sole Conversione Narratio" (Narración de las manchas observadas en el Sol y su rotación aparente) en junio de 1611.

Otros occidentales que descubrieron las manchas solares de forma independiente al mismo tiempo. Galileo y el jesuita alemán Christoph Scheiner las vieron independientemente, y compitieron amargamente toda su vida acerca de quién merecía el crédito por su descubrimiento. Thomas Harriot, por supuesto, es muy probable que haya sido la primera persona en ver las manchas solares a través de un telescopio en diciembre de 1610. Pero Johannes Fabricius es sin duda el primer occidental en publicar algo sobre este tema. Con tantas observaciones, en tan sólo una generación la mayoría de los europeos aceptaron que el Sol realmente se movía y cambiaba, y que se encuentra en el centro del sistema solar.

Primer plano de una mancha solar mostrando su umbra y su penumbra

Las manchas solares ayudaron a transformar las ideas anticuadas de un sistema geocéntrico. A principios del siglo XIX, investigadores como Heinrich Schwabe y Rudolf Wolf estudiaron el ciclo de las manchas solares y señalaron que sus números sufrían ascensos y descensos a lo largo de un ciclo de aproximadamente 11 años.

Dado que este ciclo de manchas solares comienza con el aumento y disminución de las tormentas geomagnéticas en la Tierra, algunos expertos sugirieron que el Sol podría ser un imán muy fuerte. El inglés Lord Kelvin, sin embargo, rechazó esta idea de forma incorrecta a finales del siglo XIX. En noviembre de 1892, Kelvin señaló que la cantidad de energía necesaria para crear una tormenta geomagnética como la ocurrida ese año el 13 de febrero, fue tan grande que en apenas ocho horas, el trabajo realizado por el Sol sería equivalente al producido durante cuatro meses por el calor "normal" y la generación de luz. Kelvin lo consideraba imposible, y así se dirigió a la Royal Society en noviembre de 1892: "Parece como si nosotros también estuviésemos obligados a concluir que la supuesta conexión entre las tormentas magnéticas y las manchas solares es irreal, y que la conexión aparente entre los períodos ha sido una mera coincidencia."

A pesar de todo, Kelvin no estaba en lo correcto. En 1908, George Ellery Hale fotografió el efecto Zeeman (una técnica que puede demostrar la presencia de un campo magnético) de un espectro de las manchas solares y demostró que las manchas solares eran de hecho un fenómeno magnético. Aun estando lejos de resolver la cuestión de qué eran las manchas solares, este fue el comienzo de una investigación solar aún más intensa.

Puesto que las manchas solares son a menudo la fuente de algunas de las mayores erupciones, fulguraciones solares masivas con energía suficiente para alimentar a todos los Estados Unidos durante un millón de años, los especialista en tiempo espacial desean comprenderlas con el mayor detalle posible. Hoy sabemos que las manchas solares, y su ciclo de 11 años, son una manifestación del complejo material magnético en rotación en el interior del Sol. Hay varias teorías que tratan de modelar el movimiento de este material y cómo se producen estos eructos magnéticos en la superficie del Sol, pero aún no se conoce el mecanismo exacto.

"Todavía no podemos predecir los cambios fundamentales," afirma Goddard Strong. "Y se necesitan predicciones exitosas antes de que podamos afirmar que tenemos algún tipo de conocimiento científico. Por lo tanto, sabemos que estamos pasando algo por alto."

Johannes Fabricius lamentablemente murió en 1616 a la temprana edad de 29 años, por lo que apenas presenció las primeras etapas de investigación solar. Pero ahora, cuatro siglos después de sus observaciones, perdura el legado del misterio de las manchas solares.

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Fuente original NASA
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10 Mayores Telescopios del Mundo. Número 5: Telescopio Hobby-Eberly

5. Hobby-Eberly Telescope (HET)

Emplazamiento: Suráfrica
Altura: 2025 metros
Latitud: 30° 40'
Longitud: 104º Oeste

El Telescopio Hobby-Eberly o HET es un telescopio gigante de 9,2 metros. HET Cuenta con características peculiares que le permitieron reducir considerablemente su costo de construcción. Por ejemplo su conjunto de espejos segmentados no se mueve para seguir los objetos celestes, en su lugar lo hacen sus instrumentos, permitiéndole un seguimiento de hasta dos horas.

El HET es un telescopio dedicado únicamente para estudios espectroscópicos.

El espejo consta de 91 segmentos y tiene en realidad 11 X 9,8 metros, pero su apertura óptica efectiva es de 9,2 metros.

Continuará...
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Objetos celestes extremos: 3: WASP-17b

Densidad extrema. WASP-17b

WASP-17b, ubicado a 1000 años-luz de la Tierra, es el planeta más grande conocido. Este planeta (ilustrado a la derecha) tiene dos veces el diámetro de Júpiter, y aproximadamente la mitad de la masa de Júpiter. Eso hace que sea menos denso que el corcho.

(Imagen: Ignacio González Tapia/NASA)


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Descubren mayor abundancia de enanas rojas de lo previsto

Las enanas rojas son las estrellas más comunes en el universo

Los astrónomos creen que miles de millones, si no billones, de planetas extrasolares similares a la Tierra pueden estar en órbita de estrellas enanas rojas. Estas son las estrellas más comunes del universo, lo que representa alrededor del 80% de todas las estrellas del firmamento.

En investigaciones recientes, los expertos también tuvieron la oportunidad de encontrar enanas rojas de 10.000 millones de años de edad. Esto significa que las estrellas tuvieron tiempo suficiente para permitir que se formaran exoplanetas junto a ellas, y para permitir el surgimiento de la vida en estos cuerpos.

La Tierra generó formas de vida alrededor de 2000 millones de años después de formarse, hace unos 2500 millones de años. Imagínate cómo sería nuestro si la vida tuviera 10.000 millones de años para evolucionar.

A diferencia de los exoplanetas que orbita enanas rojas, la Tierra nunca llegará a los 10.000 millones de años, sencillamente porque será tragada por el Sol en unos 5000 millones de años.

Pero la vida podría haberlo tenido mejor en otros planetas. Las enanas rojas tienen entre un 8 a un 60% de la masa del Sol, y pueden tener una vivir mucho mucho más tiempo. Al igual que nuestra estrella, su energía procede de la fusión nuclear, donde se unen átomos de hidrógeno para producir energía y helio.

El nuevo enfoque para estas estrellas más comunes es el resultado de nuevas observaciones a través de telescopios avanzados como el Observatorio Keck en Hawai. Estos instrumentos puedem penetrar muy adentro de las galaxias elípticas cercanas.

En un estudio reciente, el astrónomo de la Universidad de Yale, Pieter van Dokkum, utilizó el Keck para observar 8 galaxias elípticas cercanas, todas ellas entre 50.000 y 300 millones de años-luz de distancia. La principal conclusión de la investigación fue que las enanas rojas son más abundantes de lo que se pensaba.

"Nadie sabía cuántas había. Diferentes modelos teóricos predijeron una amplia gama de posibilidades, por lo que ésto responde a una pregunta que ha permanecido durante mucho tiempo acerca de la abundancia de estas estrellas", explica van Dokkum.

De acuerdo con el Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA), el experto Charlie Conroy, afirma que las galaxias elípticas contienen hasta 20 veces más enanas rojas que las galaxias espirales masivas como la Vía Láctea.

Van Dokkum señala que el mayor número de estrellas también implica que hay más planetas extrasolares en órbita alrededor de ellas de lo que se había calculado.

"En general, esta es una excelente noticia para los cazadores de planetas. Esta refuerza la idea de que que el primer mundo realmente habitable lo encontraremos probablemente alrededor de una enana M cercana", añade Alan Boss, experto de la Carnegie Institution.

Este último experto, que es parte de la misión cazaplanetas Kepler de la NASA, no forma parte de esta nueva investigación.

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Expedición al Sol 3

En la década de los 50, se observó que la corriente continua de partículas cargadas procedentes del Sol (llamada viento solar por el astrónomo alemán Ludwig Biermann) realizó una súbita transición a velocidades supersónicas. ¿Por qué? "Un teórico llamado Eugene Parker ya había realizado las primeras predicciones de que la corona sufriría esta transición", explica el Dr. Justin Kasper, investigador principal del instrumento de partículas del viento solar del Observatorio Astrofísico Smithsoniano. "Las primeras descripciones de una misión como la Solar Probe Plus, surgieron unos años después de que se aceptarán las predicciones de Parker."

Representación artística de la sonda Solar Probe Plus en las proximidades del planeta Venus

De hecho, en 1958 el "Comité Simpson" de la academia nacional de Ciencias, propuso una misión semejante para resolver estas cuestiones. La misión se acercaría a tan sólo 4 radios solares. Aunque era una gran idea para su tiempo, el plan original era demasiado ambicioso. El plan ha sido ahora modificado, y como explica Guhathakurta: "Solar Probe Plus visitará una región inexplorada del sistema solar, por lo que las posibilidades de descubrimientos son enormes. Sin embargo, los dos misterios principales que han motivado la misión son la alta temperatura de la corona solar y la desconcertante aceleración del viento solar. Estas dos preguntas han atormentado a los físicos solares desde hace tiempo."

Aunque atormentados, ésto no ha detenido a los científicos para que formulen teorías. Con respecto a la corona solar, Kasper describe una prometedora teoría que involucra a la energía de pequeñas ondas electromagnéticas absorbidas por el plasma como un tejido que absorbe agua. Algo está inyectando continuamente energía en la corona, porque de lo contrario se enfriaría en cuestión de horas. Kasper afirma que el calor se asemeja a las olas que rompen en una playa, disipando energía y moviendo la arena. "Cuando se producen suficientes olas, no se puede dispersar las partículas de la corona y del viento solar y las temperaturas suben", afirma.

Pero como siempre en la ciencia, se necesitan pruebas. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano está encargado de construir la copa de solar Probe Plus, que viajará por debajo del escudo. Como la lluvia en un contenedor, la copa atrapará partículas de alta energía y las analizará in situ. "Investigaremos todos los modelos de calentamiento coronal, haciendo mapas detallados del número de iones y electrones viajando en diferentes velocidades junto a la nave", afirma Kasper. Su equipo también podrá observar el ángulo en el que sopla el viento solar, 128 veces por segundo. Esa velocidad es suficiente para que para conocer cómo las pequeñas ondas electromagnéticas dispersan partículas y si la teoría del calentamiento es correcta.

"Uno de mis pensamiento favoritos es que las partículas de la corona puedan estar calentadas anisotrópicamente (en diferentes direcciones)", dice Kasper. "El plasma puede ser entre 10 y 20 veces más caliente en la dirección perpendicular del campo mágnético que a lo largo de él". Kasper pone la analogía de un cubo de agua que hierve cuando es observado de una dirección, pero que está simultáneamente congelado visto desde otra.

Continuará...
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400 años de observaciones de manchas solares 1

En marzo de 1611, un estudiante de medicina alemán llamado Johannes Fabricius se fue de la escuela de Leiden en Holanda, llevando varios de los nuevos telescopios, que comenzaban a estar tan de moda en los Países Bajos. Johannes Fabricius fue a visitar a su padre, el conocido astrónomo y astrólogo David Fabricius, que había tenido una brillante carrera trabajando con célebres astrónomos europeos como Tycho Brahe y Johannes Kepler.

En 1611, David Fabricius vivía en Osteel, una ciudad en la parte noroeste de Alemania, en donde, además de sus estudios celestes, era predicador protestante. Una vez en Osteel, Johannes Fabricius sacó sus telescopios, y el 9 de marzo comenzó a observar el Sol.

La existencia de manchas en el Sol, constituía una auténtica herejía contra el pensamiento dominante en el siglo XVII

Para su sorpresa, Johannes observó manchas oscuras en la superficie del Sol. Sin embargo, las manchas solares se habían visto antes: los chinos tenían registros de ellas, y de hecho el inglés Thomas Harriot, las vio a través de telescopios en diciembre de 1610. Sin embargo, Johannes Fabricius después de observarlas hace 400 años, fue el primero en publicar un tratado científico sobre el tema. Esta publicación da comienzo a cuatro siglos de investigación solar, que abarcan desde las pruebas de que el Sol gira, hasta los intentos modernos para entender la causa del ciclo de manchas solares de 11 años.

"En ese momento, la gente creía que el Sol era un cuerpo perfecto e inmaculado", explica el heliofísico solar Keith Strong, que estudia las manchas solares en el Centro Espacial Goddard de la NASA. "Lo que hicieron gente como Fabricius y Galileo fue demostrar que estas manchas viajaban alrededor de la superficie y que el Sol giraba."

En el siglo XVII, se creía en el occidente cristiano no sólo que la Tierra era el centro del universo, sino también que los cuerpos astronómicos eran esferas perfectas, que viajaban en círculos perfectos con superficies perfectas e inalterables. Aceptar que los cuerpos astronómicos como el Sol cambiaban, parecía un ataque directo al maravilloso universo de Dios.

Tratado de Johannes Fabricius sobre las manchas solares

De hecho, cuando Johannes Fabricius mostró los puntos a su padre el 9 de marzo de 1611, lo más probable es que hubiera una discusión, afirma Hermann Korte, escritor y profesor emérito de sociología en la Universidad de Hamburgo, Alemania. Korte ha investigado extensamente y ha escrito sobre la familia de Fabricius en su nuevo libro "David und Johannes Fabricius und der Roman meines Vaters" (David y Johannes Fabricius y la novela de mi padre).

"Probablemente hubo fuertes discusiones al ver estas manchas solares", señala Korte. "Galileo acababa de descubrir las lunas de Júpiter en 1610, y esto ya era un pecado para Fabricius padre, que creía que todo giraba alrededor de la Tierra y no en torno a otros planetas. Por tanto se mostraba muy receloso de lo que hacía su hijo."

Lo que su hijo hizo fue hacer un seguimiento de estas manchas moviéndose en la superficie del Sol. Puesto que sólo puede observarse el Sol a través de un telescopio durante las horas en que brilla menos, al amanecer y al atardecer, Johannes Fabricius utilizó una técnica que algunos reconocerán como una forma sencilla de observar un eclipse. Fabricius permitió que los rayos del Sol entrasen en una habitación oscura a través de la abertura del agujero de un alfiler, y ver la imagen resultante en una hoja de papel. Por lo tanto, así pudo rastrear el movimiento de las manchas solares.

"Varias semanas de observaciones sugerían que ni las nubes ni los planetas ni las estrellas causaban las manchas oscuras en el Sol", añade Korte. Johannes Fabricius observó que las manchas eran un fenómeno propio del Sol, y que se movían en la misma dirección a una velocidad relativamente constante, desapareciendo en uno de los bordes del disco y reapareciendo aproximadamente dos semanas después por el otro. Éste fue un indicio significativo de que el Sol giraba, al igual que afirmaron varios estudiosos contemporáneos.

Continuación
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Muestras confirman que Itokawa es un asteroide antiguo

El análisis preliminar de las muestras de un asteroide retornadas por la sonda Hayabusa, muestran evidencias de que los granos de polvo tienen una composición similar a los meteoritos rocosos que caen frecuentemente en la Tierra.

Imagen obtenida por un microscopio electrónico de una partícula de polvo recogida por Hayabusa. Crédito: JAXA

Hayabusa regresó a la Tierra envuelta por el fuego en junio pasado. La misión robótica exploró el asteroide Itokawa, una roca con forma de patata del tamaño de una manzana de casas.

La investigación inicial muestra también que las muestras inspeccionadas hasta ahora no contienen moléculas orgánicas. Los científicos también señalan que el análisis confirma que las rocas de Itokawa se formaron hace 4600 millones de años en los albores del sistema solar.

Los investigadores creen que el propio Itokawa se formó cuando varios cuerpos más pequeños se aglutinaron para formar un asteroide más grande. Los científicos describen estos los asteroides como "montón de desechos".

Los primeros resultados fueron presentados la semana pasada en la Conferencia de Ciencias Lunares y Planetarias en Houston.

Hayabusa fue enviada a la superficie de Itokawa, disparó una bala hacia el regolito y recogió pedazos de roca en un embudo que conducía a la cámara de muestras de la nave.

Pero en dos intentos de toma de muestras realizados a fines de 2005, el proyectil no se disparó y los científicos temieron que la misión acabara en fracaso.

Durante el vuelo, Una fuga de combustible, un fallo en el motor de iones, problemas con las baterías y dos meses de pérdida de comunicaciones, representaron un desafío para los controladores de la misión. Los responsables de Hayabusha, para hacer frente a estos problemas, tuvieron que retrasar el regreso de la nave a la Tierra de 2007 hasta 2010.

Foto del asteroide Itokawa tomada por Hayabusa en 2005. Crédito: JAXA

Un análisis posterior de la telemetría, mostró que Hayabusa aterrizó en Itokawa durante un máximo de media hora en uno de los intentos de toma de muestras, dando a los científicos nuevas esperanzas de que la sonda pudiera haber obtenido algunas partículas de polvo del asteroide.

Los investigadores confirmaron sus esperanzas el año pasado cuando abrieron la cápsula de retorno de muestras en una instalación estéril en Sagamihara, Japón.

Desubrieron al menos 1500 granos, la mayoría de los cuales se confirmó que procedían del asteroide Itokawa.

La mayoría eran partículas menores a 10 micras de diámetro, pero algunas tenían 100 micrones o más, con una anchura comparable a un cabello humano, según los informes presentados por los científicos japoneses.

Los equipos comenzaron sus análisis preliminares de las muestras en enero y esperan terminar la primera ronda de exámenes en junio en las instalaciones de Sagamihara. El material será distribuido a otros centros de investigación para realizar estudios posteriores.

La NASA obtendrá alrededor del 10% del material a cambio de sus contribuciones realizadas en las operaciones de la misión y por los esfuerzos de recuperación de las muestras.

Hayabusa fue la primera misión en tomar muestras de un asteroide y traerlas a la Tierra.

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Recordando la noche del cometa

Hace 25 años, la ESA alcanzó un hito en la exploración espacial. Una pequeña nave espacial llegó al menos de 600 km del cometa Halley. La sonda, llamada Giotto ,resultó casi destruida por el encuentro pero lo que vio cambió para siempre nuestra imagen de los cometas.

Como debut, no pudo haber nada mejor que Giotto. La sonda espacial fue la primera misión de espacio profundo dela ESA. Construida con un diseño que se basado en los satélites de investigación GEOS en órbita de la Tierra, fue equipada con un blindaje que debería protegerla de la corriente de partículas de polvo que iba a recibir, puesto que atravesó la cola del cometa.

Giotto fue concebida inicialmente como una misión conjunta con la NASA. Después, cuando Estados Unidos se retiró por recortes presupuestarios, la ESA se asoció con Japón y Rusia, que estaban dispuestos a contribuir con sus propias misiones. Juntos, enviaron una flotilla, con las misiones de rusas como avanzadilla para guiar a Giotto hasta su peligroso encuentro.

Lanzamiento de la sonda Giotto a bordo de un cohete Ariane en 1985

Científicos, controladores e ingenieros se reunieron en el centro de control de la ESA en Darmstadt, Alemania, en la noche del 13 al 14 marzo de 1986 a presenciar el sobrevuelo.

"Fue una acontecimiento único en la vida y tuvo un gran impacto en el público general", recuerda el científico a cargo del proyecto Giotto, Gerhard Schwehm.

La cosecha científica de Giotto cambió la percepción de la gente de los cometas. Al determinar su composición, Giotto confirmó que Halley era un remanente del sistema solar primitivo, con una edad de miles de millones de años. Se detectaron moléculas complejas encerradas en los hielos del cometa que podrían haber proporcionado las bases químicas para la vida en la Tierra.

Núcleo del cometa visto por la sonda Giotto

Sin embargo, el mayor triunfo fue la propia imagen del Halley. "Puede sonar simple, decir que la imagen fue lo mejor, el momento que la vi... fue tremendo", recuerda Gerhard.

Innumerables personas han visto el resplandor fantasmagórico del cometa Halley desde la Tierra. Los registros se remontan al 240 a Jc. por los chinos. Es sabido que el cometa aparece en el tapiz de Bayeux, y en el cuadro pintado por el artista italiano Giotto di Bondone, utilizado para simbolizar la estrella de Belén en su obra maestra, La Adoración de los Magos.

Pero nadie fue testigo de lo que la sonda vio: el corazón del cometa, su núcleo.

Con unas dimensiones de sólo 10 x 15 km, sorprendió a todos al ser más oscuro que el carbón, reflejando tan sólo el 4% de la luz que incidía sobre su superficie.

En lugar de que la superficie entera estuviera activa, Giotto sólo se localizó chorros en áreas específicas.

Giotto casi no sobrevivió. Como se esperaba, la sonda fue acribillada. El polvo del cometa impactó contra él a velocidades de 68 km/s, erosionando el blindaje y los sensores, destruyendo la cámara.

Pero Giotto sobrevivió y fue enviada para otro encuentro con un segundo cometa, Grigg-Skjellerup, en 1992.

Desde encuentro de Giotto, Halley ha continuado su viaje, cubriendo aproximadamente un tercio de su órbita de 76 años. A pesar de que no volverá hasta 2061, hay otros objetivos cometarios.

Rosetta se acerca a su destino final: el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko

"Giotto inició la comunidad científica planetaria en Europa, demostramos que podíamos realizar con éxito misiones exigentes, la gente empezó a pensar en qué más podíamos hacer", añade Gerhard.

La misión Rosetta de la ESA es el siguiente. La sonda está camino hacia el cometa Churyumov-Gerasimenko, que alcanzará en 2014. Rosetta estudiará el cometa y lanzará una sonda para analizar el material de su superficie.

Recientemente, Rosetta sobrevoló el asteroide Lutetia y ahora se prepara para hibernar durante el resto de su trayecto. Una vez llegue al cometa Churyumov-Gerasimenko, lo seguirá durante meses.

Mientras que Giotto nos regaló la noche del cometa, Rosetta promete el año del cometa.

Fuente original ESA
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Expedición al Sol 2

Si Solar Probe Plus va a tener que sobrevivir al despiadado calor y radiación, tiene que ir bien equipada. La nave entera se parapeta detrás de un escudo de 2,7 metros de diámetro y 15 cm de grosor, hecho de un compuesto de espuma de carbono; esta defensa soportará hasta 1400º C y una intensa radiación. Los instrumentos se asomarán por el lateral para obtener sus datos. A pesar de todo, increíblemente el escudo mantendrá la nave a la temperatura ambiente de la Tierra.

Las emisiones de masa coronal bombardean la magnetosfera terrestre y pueden causar graves daños

Solar Probe Plus está siendo construida por el Laboratorio de Física Avanzada de la Universidad Johns Hopkins de Baltimore. El equipo de diseño ha tenido que llegar a donde ninguna misión ha llegado antes. Como explica el director de sistemas de misión Jim Kinnison. "la intensa iluminación, radiación y los impactos de granos de polvo deben ser tenidos en cuenta en nuestro diseño, en la mayoría de los casos teniendo poco conocimiento experimental de los propios ambientes."

El diseño lleva aparejado el modelado por computadora, el desarrollo de pruebas y un esfuerzo de innovación. Se trata de un brutal equilibrio. "Todos los desafíos planteados por la misión pueden abordarse individualmente", afirma Kinnison. "La verdadera dificultad radica en integrarlos a todos." Sin embargo, podríamos pensar que ya existen sondas que estudian el Sol, entonces ¿por qué enviar otra?

Una razón es porque las fulguraciones y eyecciones de masa coronal, súbitos estallidos de partículas cargadas que pueden golpear la Tierra, destruyendo los satélites y dañando las redes de transmisión eléctrica. El Secretario de Defensa Liam Fox, advirtió recientemente de los peligros planteados por estos fenómenos para la infraestructura tecnológica. De hecho, el viento solar y la corona han estado bajo continua vigilancia desde mediados de la década de los 90 mediante satélites como SOHO, ACE y WIND. Sin embargo, estos satélites pueden solamente observar desde una distancia lejana en las proximidades de la órbita de la Tierra en la que estén seguros. Para examinar las complejidades de la atmósfera solar, Solar Probe Plus no puede ser tan tímida.

El misterio que la sonda espera resolver ha permanecido durante 70 años. La enorme temperatura de la corona fue algo descubierto en 1939 por Walter Gotrian y Bengt Edlén. Estos científicos advirtieron por primera vez líneas de emisión en el espectro de la corona correspondientes a átomos fuertemente ionizados, lo que resultó desconcertante puesto que ese grado de ionización implicaba que la corona debía estar 200 veces más caliente que la fotosfera solar (superficie solar) que se encuentra a unos 6000º C. Parecía algo totalmente disparatado.

Continuación
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