29 de agosto de 2014

Así nacen los planetas


El telescopio espacial Spitzer (NASA) ha detectado una erupción de polvo alrededor de una estrella joven, posiblemente como resultado de una sucesión de choques entre grandes asteroides. Este tipo de colisiones pueden ser el preludio de formación de planetas.

En esta nueva investigación, Spitzer puso su punto de mira infrarroja en la estrella NGC 247-ID8, situada a unos 1.200 años luz en dirección a la constelación de Vela. Ya en observaciones anteriores se habían registrado variaciones en la cantidad de polvo alrededor de la estrella, pudiendo ser debido a impactos asteroidales.

"Creemos que dos grandes asteroides chocaron entre sí, creando una enorme nube de fragmentos de tamaño similar al de la arena fina que ahora se están rompiendo en pedazos a sí mismos", afirma Meng.

Esperando el gran impacto

La estrella se ha seguido analizando con la esperanza de presenciar un impacto todavía más grande, paso clave en el nacimiento de un planeta terrestre. Fue un equipo de astrónomos liderado por Huan Meng de la University of Arizona (Estados Unidos) el que recurrió a Spitzer para observar la estrella con regularidad y detectar uno de esos impactos mayores.

Ocurrió que cuando el Sol se topó en el camino de NGC 2574-ID8, Spitzer tuvo que dejar de observar la zona para proteger sus sensores. Cinco meses después volvieron a observar la estrella y el equipo de científicos se sorprendió por los datos que estaban recibiendo. El gran choque que estaban esperando se había producido.

Imagen 1: Concepción artística del choque de dos grandes asteroides basado en los datos aportados por el telescopio espacial Spitzer analizando los alrededores de la estrella NGC 2547-ID8. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

"No sólo asistimos a lo que parecen ser los restos de un enorme choque, sino que hemos sido capaces de realizar un seguimiento de cómo está evolucionando", comenta Kate Su de la University of Arizona (Estados Unidos) y co-autora del estudio. "Spitzer es el mejor telescopio para el monitoreo de estrellas con regularidad y precisión en los pequeños cambios en la luz infrarroja durante meses e incluso años”, añade.

Ahora una espesa nube de restos polvorientos está orbitando la estrella en la zona donde se forman los planetas rocosos. A medida que los científicos observan el sistema, la señal infrarroja de esta nube varía. Por ejemplo, cuando la nube alargada nos enfrenta y vemos una porción mayor de su superficie, la señal es mayor; por el contrario, cuando la cabeza o la cola de la nube están a la vista, se observa menos luz infrarroja. Estudiando estas oscilaciones, el equipo está adquiriendo datos lo suficientemente precisos como para detallar los procesos de estas colisiones que dan lugar a planetas rocosas como la Tierra.

"Estamos observando cómo la formación de planetas rocosos está sucediendo justo en frente de nosotros", dice George Rieke, de la University of Arizona (Estados Unidos) co-autor del estudio. "Es una oportunidad única para estudiar este proceso en tiempo casi real."

Imagen 2: Gráfico que muestra la erupción de polvo alrededor de la estrella NGC 2547-ID8. La parte en la que no hay datos corresponde al período en el que Spitzer tuvo que dejar de observar debido al paso del Sol por el campo de visión. Créditos: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona.

Los planetas rocosos nacen a partir del polvo que circunda entorno a estrellas jóvenes. Las motas de polvo se unen entre sí por contacto electrostático y posteriormente por atracción gravitatoria para así ir aumentando su tamaño hasta formar cuerpos asteroidales. Aunque estos a menudo son destruidos, los que sobreviven se transforman en proto-planetas.

Pasados unos 100 millones de años, los objetos han crecido y evolucionado lo suficiente como para convertirse en planetas rocosos.

El trabajo continúa

De todos modos no es la primera vez que Spitzer observa colisiones asteroidales fuera de nuestro sistema solar. No obstante sí que es la primera vez que los científicos observan el antes y el después de estos choques. Esta nueva visión ofrece en directo el violento proceso de formación de planetas rocosos.

El equipo continúa analizando la estrella para ver cuánto tiempo duran estos elevados niveles de polvo, lo que ayudará a calcular la frecuencia con la que este tipo de eventos suceden en otras estrellas y poder ver más inicios de colisiones en otros sistemas.
Los resultados de este estudio se publicaron en la revista Science el 28 de agosto con el título “Large impacts around a solar-analog star in the era of terrestrial planet formation”.

El equipo de investigación está formado por Huan Y. A. Meng (Lunar and Planetary Laboratory de la University of Arizona, Estados Unidos; Department of Planetary Sciences de la University of Arizona, Estados Unidos), Kate Y. L. Su (Steward Observatory and Department of Astronomy de la University of Arizona, Estados Unidos), George H. Rieke (Lunar and Planetary Laboratory de la University of Arizona, Estados Unidos; Department of Planetary Sciences de la University of Arizona, Estados Unidos; Steward Observatory and Department of Astronomy de la University of Arizona, Estados Unidos), David J. Stevenson (Division of Geological and Planetary Sciences del California Institute of Technology), Peter Plavchan (NASA Exoplanet Science Institute del California Institute of Technology; Missouri State University, Estados Unidos), Wiphu Rujopakarn (Steward Observatory and Department of Astronomy de la University of Arizona, Estados Unidos; Department of Physics de la Chulalongkorn University, Tailandia; Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe de la University of Tokyo, Japón), Carey M. Lisse (Space Department de la Johns Hopkins University, Estados Unidos), Saran Poshyachinda (National Astronomical Research Institute of Thailand dentro del Ministry of Science and Technology, Tailandia) y Daniel E. Reichart (Department of Physics and Astronomy de la University of North Carolina en Chapel Hill, Estados Unidos).
Artículo científico:

Nota de prensa:

Referencias:

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28 de agosto de 2014

Así nace una galaxia elíptica


Una galaxia elíptica se podría definir como un gran conjunto con escaso contenido de gas y plagado de viejas estrellas. Junto con las espirales y las lenticulares, son el tipo de galaxias más abundante del universo conocido. Las teorías creen que este tipo de galaxias tiene una formación que va desde dentro hacia fuera, siendo un gran núcleo la nota predominante en las primeras etapas de la vida de estas galaxias.

Sin embargo, las evidencias de esta fase inicial han sido muy esquivas para los científicos. Pero eso ha cambiado. Y es que un grupo de astrónomos ha descubierto un compacto núcleo galáctico conocido como GOODS-N-774, llamado popularmente Sparky. En base a las evidencias observacionales, apareció hace once mil millones de años, tan sólo tres mil millones de años después del Big Bang.

Encontrando a Sparky

Sparky fue encontrado mientas estudiaban imágenes del instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) a bordo del Telescopio Espacial Hubble donde aparecían miles de galaxias captadas en los sondeos 3D-HST y CANDELS (Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey) . Posteriormente utilizaron instrumentos del W.M. Keck Observatory para medir la distancia a la galaxia desde la Tierra, y para detectar cómo de rápido se movía el gas, lo que confirmó que la estructura encontrada era enorme.

Imagen 1: Representación artística del núcleo de una galaxia en desarrollo en un universo joven. Créditos: NASA/ESA/Z. Levay y G. Gacon (STScI).

"Este proceso de formación de núcleo es un fenómeno exclusivo de los inicios del universo", explica Erica Nelson de la Yale University (Estados Unidos), autora principal del artículo donde se muestran los resultados. "Nunca habíamos visto la formación de una galaxia de este modo. En estos momentos hay algo en el universo que impide este tipo de formación galáctica. Sospechamos que el Universo pudo producir objetos más densos porque el Universo en su conjunto era más denso, esto es, poco después del Big Bang. Ahora es mucho menos denso”, añade.

Alta densidad estelar

El tamaño de Sparky viene siendo de seis mil años luz de diámetro frente a los cien mil años luz de diámetro de nuestra galaxia. Sin embargo, en cantidad de estrellas Sparky nos supera ya que contiene el doble que toda nuestra galaxia, indicando que la densidad estelar de este núcleo es realmente alta. Se cree que esta galaxia naciente seguirá creciendo para convertirse en una galaxia elíptica gigante. Los astrónomos piensan que esta galaxia, apenas visible, puede ser representativa de una población mucho más grande de objetos similares que son demasiado débiles para ser observados.

Imagen 2: Aspecto del núcleo de la galaxia GOODS-N-774 captada por la WFC3 del Hubble. Créditos: NASA/ESA/E. Nelson (Yale University).

Tras determinar el tamaño gracias a las imágenes del Hubble, el equipo analizó imágenes de archivo tanto del Telescopio Espacial Spitzer (NASA) como del Observatorio Espacial Herschel (ESA) para recabar información en el rango del infrarrojo lejano. Tras analizar todo esto, llegaron a la conclusión que GOODS-N-774 está produciendo 300 estrellas por año. "En comparación, la Vía Láctea produce treinta veces menos, unas diez estrellas por año," afirma Marijn Franx de la Leiden University (Holanda), co-autor del artículo.

Materia oscura

Los astrónomos creen que esta frenética formación estelar se produce debido a que el centro de la galaxia se ha formado en un pozo gravitatorio de materia oscura, ya que en el universo temprano estas extrañas formaciones de materia oscura crearon el andamiaje para la posterior formación de galaxias tal y como las conocemos.

"Son ambientes muy extremos", afirma Nelson. "Hay mucha turbulencia y está burbujeando. Si estuvieras allí, el cielo nocturno sería brillante con estrellas jóvenes, y habría una gran cantidad de polvo y gas”, añade.

El hecho de que sea tan poco brillante en el espectro visible puede ser debido a la gran cantidad de gas y polvo creada a partir de la alta tasa de formación estelar. De ahí que sea necesario un análisis en el espectro infrarrojo.

"Hemos visto la galaxia desde un momento muy temprano de su vida. Cuando pase este período creemos que este núcleo habrá dejado de crear estrella y que las galaxias más pequeñas se fusionarán con ésta durante los próximos diez mil millones expandiéndose y aumentando su tamaño”, explica Franx.

Cuando los instrumentos que analizan el universo infrarrojo alcancen un grado de sensibilidad superior podremos ver con mucho más detalle como nacen estos colosos galácticos, demostrar que, efectivamente, se forman en un pozo gravitatorio y de paso, hacer que la materia oscura sea un poco menos oscura.
El artículo científico aparece en la revista Nature del 27 de agosto de 2014 bajo el título “A massive galaxy in its core formation phase three billion years after the Big Bang”.

El equipo de científicos que ha participado en la investigación está formado por E. Nelson (Yale University, Estados Unidos), P. van Dokkum (Yale University, Estados Unidos), M. Franx (Leiden University, Holanda), G. Brammer (STScI, Estados Unidos), I. Momcheva (Yale University, Estados Unidos), N. M. Forster Schreiber (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Alemania), E. da Cunha (Max Planck Institute for Astronomy, Alemania), L. Tacconi (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Alemania), R. Bezanson (University of Arizona, Estados Unidos), A. Kirkpatrick (University of Massachusetts, Estados Unidos), J. Leja (Yale University, Estados Unidos), H-W. Rix (Max Planck Institute for Astronomy, Alemania), R. Skelton (SAAO, Sudáfrica), A. van der Wel (Max Planck Institute for Astronomy, Alemania), K. Whitaker (Goddard Space Center, Estados Unidos), y S. Wuyts (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, Alemania).
Imagen 2: Composición creada a través de imágenes tomadas por los instrumentos ACS (Advanced Camera for Surveys) y WFC3 (Wide Field Camera 3) a bordo del Hubble Space Telescope en los siguientes filtros:
Banda Infrarroja (filtro I: 814 nm - ACS)
Banda Infrarroja (filtro Z: 850 nm - ACS)
Banda Infrarroja (filtro J: 1.25 um – WFC3)
Banda Infrarroja (filtro H: 1.60 um – WFC3)

Nota de prensa (ESA):

Nota de prensa (STScI):

Artículo científico:

Referencias:

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6 de agosto de 2014

Rosetta ya está en órbita


Tras 10 años de viaje y 6.400 millones de Km de viaje en el Sistema Solar, la sonda Rosetta (ESA) ha realizado con éxito las maniobras de inserción orbital en torno al cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Esta maniobra le permitirá observar cómo los cometas despliegan su coma y generan las colas que las hacen característicos.

Como ya os contaba en el post “La maniobra de Rosetta”, la maniobra constituye un hito en sí mismo en cuanto a exploración espacial, pero tan sólo es el primer paso para una maniobra final: la liberación del módulo Philae que se posará en el núcleo del 67P/Churyumov-Gerasimenko, anclándose a él para analizarlo.

Imagen 1: Con una resolución espacial de 5,5 metros por píxel, las imágenes más recientes de la superficie 67P muestran con un detalle único una superficie extremadamente compleja, con multitud de estructuras con bordes afilados, precipicios y otras regiones que parecen lisas. Los científicos creen que la actividad del cometa desarrollada en su anteriores pasos por el Sistema Solar interno ha formado estos extraños paisajes. Créditos: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

Luisa María Lara, investigadora del IAA-CSIC (Instituto de Astrofísica de Andalucía) trabajó en la cámara OSIRIS a bordo de Rosetta. "Pensar que uno estuvo trabajando con algo, que lo tuvo entre sus manos, y que ha llegado a la órbita de Júpiter, ha despertado tras más de treinta meses de la hibernación y está acompañando a un cometa en su órbita hacia el Sol es verdaderamente gratificante", afirma Lara.

Gracias a Rosetta tendremos información de primera mano sobre características de un cometa que desde la Tierra nos resultarían inalcanzables. "Los cometas pueden ayudarnos a responder preguntas fundamentales sobre la formación del Sistema Solar, la procedencia del agua terrestre e incluso sobre el aporte de moléculas prebióticas a nuestro planeta” destaca Lara.

Pero es tanto lo que nos queda por aprender de los cometas, que la práctica totalidad de los datos que nos aporte serán novedades que nos ayudarán a conocer mejor a estos fósiles del Sistema Solar. “Debíamos despejar muchas incógnitas sobre, por ejemplo, la densidad, composición o estructura interna de estos objetos, y solo podíamos hacerlo visitando uno", añade Lara.

Una de las más grandes incógnitas que rodea a los cometas es el mecanismo que utilizan para convertir su núcleo en esas grandes cabelleras que llegan a medir millones de Km, cuando el núcleo del cometa no suele sobrepasar los 15 ó 20 Km.

El mecanismo de inserción

Para aproximarse al cometa ha debido de dar una vuelta muy grande: cinco vueltas en torno al Sol, tres maniobras de asistencia gravitatoria con la Tierra y maniobra de asistencia gravitatoria con Marte. Todo ello para ganar velocidad y alcanzar una órbita similar al cometa 67P. En total, 10 años y 6.400 millones de Km. Echando cuentas, un viaje cuya velocidad media ha sido de 73.000 Km/h. Casi nada.

Para la inserción orbital, Rosetta ha tenido que igualar la velocidad del cometa, que era aproximadamente de 55.000 Km/h para después dibujar tres arcos a una distancia de unos 100 Km del cometa y otros tres a unos 50 Km para finalmente, situar la nave a 30 Km del cometa donde su tirón gravitatorio ha podido mantener a Rosetta en órbita.

La morfología del cometa

En cuanto a la morfología del cometa, también ha habido sorpresas, ya que lo esperado era que su forma fuera similar a la de un balón de rugby. Desde que OSIRIS tomó imágenes el pasado 14 de julio cuando estaba situado a 12.000 Km del cometa, mostraron un aspecto nunca visto en un cometa donde se aprecian dos zonas claramente diferenciadas. Dependiendo de la orientación, algunos dicen que parece "un patito de goma" (yo no lo veo tan claro).

Imagen 2: Aspecto del cometa en el que, con un poco (bastante) de imaginación, se parecería a un patito de goma. Créditos: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.

Con Rosetta ya en órbita y el posterior anclaje de Philae, los científicos esperan determinar las propiedades físicas y mineralógicas del cometa que ayudarán a discernir si la forma del cometa es casual debida a la erosión o se debe a una composición de dos cuerpos que quedaron unidos.

Así que abrid bien los ojos, porque en los días sucesivos veremos fotos de un cometa con un nivel de detalle que no nos dejará indiferentes. Como esta:

Imagen 3: Una de las primeras imágenes del cometa tras el acople orbital de Rosetta. Créditos: ESA/Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS/UPD/LAM/IAA/SSO/INTA/UPM/DASP/IDA.
Rosetta es una misión de la Agencia Espacial Europea (ESA) con participación de sus países miembros y de la NASA.

La misión Rosetta se gestó en los años ochenta del siglo pasado. Se aprobó por la ESA en 1993. El 2 de marzo de 2004 despegó desde el Puerto Espacial Europeo en Kourou (Guayana Francesa).

España ha tomado parte en el desarrollo de la misión Rosetta. El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) participa en dos de los once instrumentos que forman la dotación científica de la nave: OSIRIS y GIADA. También participan el INTA (Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) y la Universidad Politécnica de Madrid.
Nota de prensa:
- Rosetta 

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