El instrumento expectómetro de plasma del Cassini (CAPS – Spectrometer Plasma Cassini)a bordo de la nave espacial Cassini de la Nasa a saturno ha reanudado operaciones. Los directores de la misión recibieron la confirmación el viernes, 16 de Marzo, que fue activado. Planean monitorear el instrumento por cualquier comportamiento inusual.
El pasado mes de junio, cortos circuitos en el instrumento llevaron a cambios de voltaje inesperados en la nave espacial. Como precaución, directores de la misión apagaron el instrumento CAPS, mientras que los ingenieros investigaban el problema. La investigación llegó a la conclusión que el recubrimiento de estaño en los componentes electrónicos habían crecido “bigotes”. Los bigotes eran muy pequeños, menos que el diámetro de un cabello humano, pero eran lo suficientemente grandes para ponerse en contacto con otras superficies conductoras, y llevar a la corriente eléctrica. Los investigadores todavía están tratando de entender por qué los bigotes crecen en estaño y otros metales, pero ahora saben que los bigotes pueden crecer en el espacio y en la tierra. Se cree que estos filamentos de estaño o adicionales que pueden crecer en Cassini no pueden llevar corriente suficiente para causar problemas, sino que se quemarán por su cuenta como un fusible de peso ligero.
Cassini fue lanzada en 1997 y ha estado explorando el sistema de Saturno desde 2004. El proyecto completó su misión principal original en 2008 y ha sido extendido dos veces. Cassini está ahora en su misión de solsticio, que permitirá a los científicos observar los cambios estacionales en el sistema de Saturno a través del solsticio de verano del hemisferio norte.
La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Italiana. El Laboratorio de propulsión a chorro, una división del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, gestiona la misión para la Dirección de Misiones de Ciencia de la NASA, en Washington.
Mucha gente se pregunta cuál es la utilidad de las misiones espaciales y piensa que el dinero gastado en la Estación Espacial Internacional (ISS – International Space Station) podría ser gastado en otros propósitos útiles. Comúnmente, esas personas son las que más usan teléfonos celulares, ven canales de televisión por satélite y típicamente usan varios equipos y productos derivados de tecnologías espaciales.
Desafortunadamente, con demasiada frecuencia la gente no sabe de los desarrollos tecnológicos derivados de las misiones espaciales. En las primeras décadas, para la gente fue demasiado ver a los astronautas en el espacio y especialmente en la luna, ahora esa sensación de maravilla parece haber desaparecido y muchos no entienden el punto de las misiones espaciales.
Para tratar de superar este problema, al principios de marzo, las distintas agencias espaciales que han construido la Estación Espacial Internacional y trabajan para su mantenimiento han empezado a poner en línea en sus sitios páginas dedicadas a explicar los beneficios que la Estación Espacial Internacional está llevando a la humanidad en sus vidas cotidianas.
La cantidad de información es variable pero las páginas específicas están presentes ahora en los sitios de la NASA, la Agencia Espacial Europea (ESA – European Space Agency), la Agencia Espacial Canadiense (CSA – Canadian Space Agency) (En inglés y Francés), la Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa ( JAXA – Japan Aeroespace Exploration Agency)(en inglés y japonés), la Agencia Espacial Federal Russian (Roscosmos) (en inglés y ruso), y la Agencia Espacial Italiana (ASI Italian Space Agency)(en italiano e inglés).
Muchos beneficios han venido de desarrollos tecnológicos en el campo de la medicina. La Estación Espacial Internacional ha hecho lo posible para llevar a cabo investigaciones de microgravedad sobre el envejecimiento, trauma y diversas enfermedades que permitan a los científicos comprender el proceso fisiológico eliminando la influencia de la gravedad. Estos estudios son útiles en la creación de vacunas y medicamentos.
Investigación hecha en la Estación Espacial Internacional también permitió adaptar robots utilizados en diversas operaciones para su uso en aplicaciones quirúrgicas, incluso muy delicadas tales como la cirugía del cerebro.
Estudios muy importantes conciernen a la prevención de la pérdida de calcio en los huesos y la formación de piedras en el riñón. Los problemas que enfrentan los astronautas durante sus misiones largas en la Estación Espacial Internacional son similares a esos que afligen a las personas de edad avanzada, que se beneficiarán de la investigación llevada a cabo en el espacio.
La posición de la Estación Espacial Internacional también permite a la tripulación hacer observaciones sobre el medio ambiente de la Tierra. Esto les permite monitorear los problemas locales y globales como el cambio climático, mantener un ojo en la laguna de Venecia o en los arrecifes de coral.
En caso de desastres tales como el tsunami en Japón y las inundaciones en diversas partes del mundo, desde la Estación Espacial Internacional se pueden tomar imágenes de alta calidad que muestran la evolución del evento. Esto no es solo para presenciar una tragedia que podría tener mayores consecuencias para los residentes locales, sino también para enviar información precisa a las autoridades locales acerca de lo que está pasando para que sean capaces de intervenir de la mejor manera posible.
La Estación Espacial Internacional puede también ser una plataforma educativa. Ya hay varios proyectos para proporcionar escuelas con información en las actividades llevadas a cabo en el espacio para hacer que los estudiantes entiendan lo que la tripulación está haciendo. En un momento en que muchas personas se jactan de su ignorancia y son abiertamente anti-ciencia, solo para usar los productos de la investigación científica, es importante que las nuevas generaciones conozcan que van a disfrutar de los beneficios gracias a la Estación Espacial Internacional.
Si queremos un futuro con una mejor calidad de vida, necesitamos nuevos científicos e ingenieros, personas que entienden los beneficios de los avances científicos y tecnológicos. La comprensión de los beneficios a la humanidad de la Estación Espacial Internacional ayudarán a construir un mejor futuro.
La NASA ha lanzado una toma de video a bordo de uno de los motores principales, también conocido como “booster”, de uno de los cohetes usados para lanzar los transbordadores. El video está en alta definición, pero lo que hace a este video diferente a otros es que tiene sonido (el que fue remasterizado), así que puedes escuchar mientras que los cohetes laterales ascienden a 45,720 metros, y luego caen desde ahí. El programa de transbordadores espaciales terminó el año pasado tras 30 años de servicio, el último transbordador fue lanzado el 8 de Julio del 2011, y aterrizó exitósamente el 21 de Julio del 2011 a las 4:57 de la mañana hora central de México (09:57 UTC).
Michael Interbartolo, quien trabajaba en el programa de los transbordadores, comentó en Google+:
Recién obtuve esto de los muchachos en Glenn quienes están finalizando la nueva edición especial para DVD/Blueray de Ancent: Commemorating Shuttle (Ascensión: Conmemorando el Transbordador) del cual éste será un extra. El video es tomado desde la perspectiva del motor principal del cohete sólido cuando sube y cuando baja con sonido mejorado, gracias al hijo de Ben Burtt y a los que trabajan en Skywalker Sound. El equipo sigue tratando de encontrar como lanzar esto a todo el público, pero por ahora disfruta una primera mirada exclusiva [para Google +]. El canal de Youtube de la NADA aún no tiene el video.
La creación del Telescopio Espacial James Webb de próxima generación sólo fue posible como resultado de la imaginación y el desarrollo de las máquinas industriales que lo convertirían en una realidad. En un futuro cercano, algunas de estas tecnologías industriales podrían estar en una exhibición de un museo de Industria y Tecnología.
Imagine caminar en un museo de industria y tecnología en 10 años a partir de hoy, viendo una de las máquinas increíbles que ayudaron a perfeccionar los espejos del telescopio Espacial James Web. Esos espejos nos permitieron ver las primeras galaxias en el universo. Se podría estar mirando a la “Estación de Prueba Óptica”, que fue esencial en la formación de los espejos del telescopio a la perfección.
Su guía de turistas primero explicaría que los espejos del telescopio Webb pasaron a través de un largo proceso de fabricación y de pruebas rigurosas para asegurar que mantienen su forma mientras operan en el frío extremo del espacio. Los espejos deben ser capaces de proporcionar a la NASA con las más nítidas imágenes posibles de objetos en el espacio, y para hacerlo, necesitaron ser pulidos a una precisa “prescripción”. Sin embargo, el desafío es que los espejos son pulidos a temperatura ambiente, pero tienen que cumplir su forma prescrita a una temperatura cercana a los -240 °C o más fría.
Usted aprendería que la fabricación de los espejos para Webb tomó 6 años y comenzó con placas de metal hechas de berilio, un metal extremadamente duro que mantiene su forma en el frío extremo del espacio. El pulido es fundamental para el éxito de los espejos del telescopio Webb, y fue realizado en el centro de L-3 Tinsley en Richmont, California.
Es ahí donde la “estación de prueba óptica” fue creada y permitió que los espejos fueran hechos con la precisión extrema. Su guía de turistas podría permanecer en frente de su máquina grande, brillante, en tonos de acero, y explicar que Tinsley también creó una técnica del espejo y un centro de pulido que incluyó los hornos de temperatura en ciclos, sistemas de medición sofisticados y nueve únicos sistemas de superficie óptica controlada por computadora, capaces de pulir los espejos a una precisión de 18 nanómetros. Eso significa que si el territorio continental de los Estados Unidos fuera pulido suave con las mismas tolerancias, ¡el país entero – desde Maine hasta California – no variaría en espesor un poco más de cinco centímetros!.
Esta precisión fue importante para ayudar al telescopio Webb a ver las primeras galaxias que alguna vez se formaron, y los planetas alrededor de estrellas distantes. El telescopio Webb es la próxima generación de observatorios espaciales del mundo y sucesor del Telescopio Espacial Hubble. Se trata de un proyecto conjunto de la NASA, la Agencia Espacial Europea y la Agencia Espacial Canadiense.
Esta exhibición futura puede incluir un video de la entrevista con Patrick Johnson, que era el supervisor de prueba de óptica del telescopio Webb en el centro de L-3 Tinsley, en Richmond, California. Patrick proporciona respuestas a las preguntas sobre que es exactamente lo que la Estación de Prueba Óptica hace, y cómo se utilizó para medir las superficies de los espejos de Webb. Comenzaría a explicar que en 2011, el último juego de espejos del telescopio Webb, en vuelo terminaron de ser pulidos y recubiertos.
Patrick explicaría la interferometría, las técnicas en las que las ondas electromagnéticas se superponen de tal manera que podemos aprender acerca de la luz. Un interfetómetro permite mediciones precisas de las superficies a una fracción de la longitud de onda de luz visible.
Vamos a escuchar como Patrick responde algunas preguntas rápidas acerca de la Estación de Prueba Óptica. El narrador pregunta “¿Que mide la Estación de Pruebas Ópticas?” Patrick responde, “La prueba óptica fue diseñada para probar muchos de los parámetros de alineación con prescripción (o especificaciones de superficies ópticas)”. Una de las formas en las que se hizo fue estableciendo la distancia desde el punto de enfoque del interferómetro para la superficie del espejo. Esa fue medida usando un ADM, conocido como un Medidor de distancia absoluta (Absolute Distance Meter). Un ADM es básicamente una cinta métrica de alta-tecnología que utiliza rayos láser para medir distancias. Una vez que el espaciamiento se midió, entonces el radio del espejo se midió tan bien como la superficie circular del espejo. Se trata de ser preciso.
La siguiente cosa involucrada en la medición es como algo salido de Star Trek – es una prueba basada en un holograma generado por computadora (CGH – Computer Generated Hologram). Un CGH resta la luz reflejada desde el espejo del telescopio Webb para producir ondas de luz que pueden ser analizadas por un interferómetro para medir la superficie del espejo. Cuando es probado y analizado, los datos de la prueba muestran los errores que permanecen en la superficie del espejo que necesitan ser corregidos para que sea perfecto. El holograma generado por la computadora no es sólo una imagen proyectada. Se hayan “características de alineación” construidas en él, lo que significa que hay tres prescripciones o ajustes que se hacen en los espejos.
Patrick tambien menciona que la suavidad del espejo se mide para determinar la cantidad de luz difusa, o de luz de lugares diferentes a donde se dirige el espejo, que puede ser creada por la superficie del espejo.
“Si usted se está preguntando que es el objeto brillante y como una sierra detrás de mi, es un espejo plegable”, dice Patrick. “Debido a las limitaciones del espacio, los 16 metros (52.49 pies) de radio del telescopio Webb tuvieron que ser plegados a la mitad utilizando un espejo muy largo y muy plano, de manera que pueda caber dentro de las instalaciones de ensayo”.
El narrador entonces pregunta a Patrick cómo los espejos se ponen en esa máquina gigante con forma de sierra. “Los espejos son cargados con la cara óptica arriba hacia la máquina. Entonces necesitan ser acoplados, o bloqueados en su lugar. Lo hacemos utilizando las características de montaje en la parte posterior de los espejos y las características de acoplamiento en el Monte del Segmento Principal (PSM – Primary Segment Mount) en la Estación de prueba óptica. Una vez que el espejo está encerrado, el PSM puede ser elevado en una posición vertical y el punto de la superficie reflectante del espejo a lo largo del camino óptico, o básicamente en dirección opuesta a la cámara, para probarlo”.
Entonces pregunta el narrador, “¿Puede la estación de prueba óptica usar láser para probar, o luz infrarroja?” Patrick responde: “Utiliza un rayo láser visible. El interferómetro, que es la cajita blanca a la izquierda de mi cabeza (en la imagen o video), utiliza una longitud de onda de un rayo láser rojo de 632.8 nanómetros para medir la superficie óptica”. El narrador advierte un cartel cerca de Patrick y le dice, “me di cuenta del letreto detrás de ti, ‘Montaje de Segmento Primario’ ¿Eso quiere decir que todos los 18 espejos primarios del telescopio Webb fueron probados aquí?” “Correcto”, responde Patrick. “Todos los 18, además de las numerosas piezas de repuesto”.
Se hace una última pregunta importante. “¿Qué sucede si los espejos no pasan su prueba?” el narrador pregunta en el video. Patrick responde, “Los espejos regresarían a ser trabajados en su superficie óptica y se miden de nuevo una y otra vez hasta que pasan todos los requisitos”.
El recorrido luego pasa a mostrar a los visitantes un espejo de repuesto que no llegó al telescopio Webb, y a continuación, revela muchos secretos del universo que se han estado escondiendo a la humanidad por un tiempo muy largo.
Mientras que Robonaut 2 ha estado muy ocupado probando su tecnología en microgravedad a bordo de la Estación Espacial Internacional, NASA y General Motors han estado trabajando juntos en el suelo para encontrar nuevas formas en que estas tecnologías se puedan utilizar.
Los dos grupos empezaron trabajando juntos en 2007 en el Robonaut 2, o R2, que en 2011 se convirtió en el primer robot humanoide en el espacio. Ahora ellos están desarrollando conjuntamente un guante robótico que los trabajadores automotrices y astronautas puedan llevar para ayudar a hacer mejor sus respectivos trabajos, que reduzcan potencialmente el riesgo de lesiones por esfuerzo repetitivo. Oficialmente, es llamado el dispositivo de asistencia de comprensión humana (the Human Grasp Assist device), pero generalmente es llamado el K-Glove (K-guante) o Robo-Glove (Robo-Guante), para abreviar.
Cuando los ingenieros, investigadores y científicos de GM y la NASA comenzaron a colaborar en R2, uno de los requisitos de diseño fue para que el robot opere herramientas diseñadas para los seres humanos, junto con los astronautas en el exterior y los trabajadores de la fábrica en la tierra. El equipo alcanzó un nivel sin precedente de destreza manual en R2 mediante el uso de sensores de vanguardia, actuadores y tendones comparables con los nervios, músculos y tendones en una mano humana. De este modo, se dieron cuenta de que no había razón para que un robot deba ser el único en beneficiarse de sus resultados.
La investigación muestra que agarrar continuamente una herramienta puede causar fatiga en los músculos de la mano a los pocos minutos, pero las pruebas iniciales del Robo-Guante indica que el usuario puede mantener un agarre por más tiempo y más cómodamente.
Por ejemplo, un astronauta que trabaja en un traje presurizado fuera de la estación espacial o un operador de montaje en una fábrica podrían necesitar utilizar de 15 a 20 libras de fuerza para sostener una herramienta durante una operación, pero con el guante robótico podrían necesitar aplicar solo 5 o 10 libras de fuerza.
“El guante prototipo ofrece a mi equipo del traje espacial un oportunidad prometedora para explorar nuevas ideas, y desafía nuestra tradicional forma de pensar de lo que la destreza manual de la actividad extravehicular podría ser”, dijo Trish Petete, Jefe de división, de la tripulación y de la División de Sistemas Térmicos (Crew and Thermal System Division), del Centro Espacial Johnson de la NASA.
Y hay aplicaciones prometedoras en el suelo, también.
“cuando esté completamente desarrollado, el Robo-Guante tiene el potencial para reducir la cantidad de fuerza que un trabajador automotriz tendría que ejercer cuando utilice una herramienta por un tiempo prolongado o con movimientos repetitivos”, dijo Dana Komin, director de ingeniería y manufactura de GM, de automatización global de Estrategia y ejecución. “De este modo, se espera reducir el riesgo de lesión por esfuerzo repetitivo”.
Inspirado por el sistema de accionamiento de dedos de R2, los actuadores están incrustados en la porción superior del guante para proporcionar apoyo de agarre a los dedos humanos. Los sensores de presión, similares a los sensores que le dan a R2 su sentido del tacto, son incorporados en las yemas de los dedos del guante para detectar cuándo el usuario está agarrando una herramienta. Cuando el usuario agarra la herramienta, los tendones sintéticos automáticamente se retraen, tirando de los dedos a una posición de agarre y manteniéndolos ahí hasta que el sensor se libera.
La NASA y GM han presentado 46 solicitudes de patente para P2, incluyendo 21 para las manos de R2 y cuatro para Robo-guante.
“El K-guante es el primero de lo que esperamos sean muchos spin-offs derivados de Robonaut 2”, dijo Ron Diftler, director del proyecto Robonaut 2. “Otro ejemplo es que estamos desarrollando brazos construidos sobre la tecnología Robonaut para ser usados en Vehículos de Exploración espacial en misiones múltiples de la NASA”. El primer prototipo del guante fue completado en marzo de 2011 con una segunda generación que llega tres meses después. La tela para el guante fue producida por Oceaneering Space Systems, la misma compañía que proporciona la “piel” de R2.
Los prototipos actuales pesan cerca de 2 libras e incluyen la electrónica de control, actuadores y una pequeña pantalla para la programación y el diagnóstico. Una batería de iones de litio común en herramientas con un cinturón sujetador es usada para alimentar el sistema. Un prototipo de tercera generación que utilizará componentes de re-empacado para reducir el tamaño y el peso del sistema que está a punto de completarse.
El acercamiento de Venus a Júpiter (a pesar de que en realidad se encuentran muy lejos entre sí en el espacio) es un fenómeno de extraordinaria belleza y los habitantes del hemisferio norte podrán observarlo a simple vista hoy por la noche. Estos son los dos planetas más brillantes (Venus es el de mayor brillo) de nuestro sistema solar.
Al caer la noche, estos dos planetas se ubicarán a unos 40 grados sobre el horizonte.
Un equipo de voluntarios ha estudiado minuciosamente observaciones del Telescopio Espacial Spitzer de la NASA y descubrió más de 5,000 “burbujas” en el disco de nuestra galaxia Vía Láctea. Las estrellas jóvenes y calientes soplan estas burbujas en el gas circundante y el polvo, indicando las áreas de formación de estrellas nuevas.
Arriba de 35,000 “científicos ciudadanos” revisaron los datos infrarrojos de Spitzer como parte del Proyecto Vía Láctea para encontrar estas burbujas delatoras. Los voluntarios han presentado 10 veces tantas burbujas como las búsquedas anteriores hasta el momento.
“Estos hallazgos nos hacen sospechar que la Vía Láctea es una galaxia formadora de estrellas mucho más activa de lo que se pensaba”, dijo Eli Bressert, un estudiante de Doctorado en Astrofísica del Observatorio Europeo Austral, con sede en Alemania, y la Universidad de Exeter, Inglaterra, co-autor de un artículo enviado a la revista Montly Notices de la Royal Astronomical Society.
“El disco de la Vía Láctea es como Champaña con burbujas por todos lados”, dijo.
Los programas de computadoras tienen dificultades identificando las burbujas cósmicas. Pero ojos y mente humanos hacen un excelente trabajo al darse cuenta de los arcos tenues de anillos parcialmente rotos y los círculos-dentro de-círculos de burbujas sobrepuestas. El Proyecto de la Vía Láctea se nutre de la “sabiduría de las multitudes” requiriendo que al menos 5 usuarios marquen una burbuja potencial antes de su inclusión en el nuevo catálogo. Los voluntarios marcan las burbujas candidatas en las imágenes de Spitzer de infrarrojos con una sofisticada herramienta de dibujo antes de proceder a buscar en otra imagen.
“El Proyecto de la Vía Láctea es un intento de tomar las datos vastos y hermosos de Spitzer y volver el extraer la información en una tarea divertida, en línea y pública”, dijo Robert Simpson, un investigador postdoctoral de astronomía en la Universidad de Oxford, Inglaterra, investigador principal del Proyecto de la Vía Láctea y autor principal del artículo.
Las burbujas etiquetadas por los voluntarios varían en tamaño y forma, tanto con la distancia y debido a las variaciones locales de gas de las nubes. Los resultados ayudarán a los astrónomos a identificar mejor la formación de estrellas a través de la galaxia.
La película mostrada en este artículo es del 6 de marzo del 2012 y muestra una erupción solar de clase X5.4 capturada por el Observatorio de Dinámica Solar (SDO – Solar Dynamics Observatory). Una de las características más dramáticas es la forma en que la superficie solar entera parece ondear con la fuerza de la erupción. Este movimiento viene de algo llamado ondas EIT – por que fueron descubiertas por vez primera por el “Extreme ultraviolet Imaging Telescope” (EIT) en el Observatorio de Heliósfera Solar.
Debido a que el SDO captura imágenes cada 12 segundos, ha podido mapear la evolución completa de estas ondas y confirma que pueden viajar a través de la superficie entera del Sol. Las ondas se mueven a más de un millón de millas por hora, llegando de un lado del Sol al otro en alrededor de una hora. La película muestra dos ondas diferentes. La primera parece expandirse en todas las direcciones; la segunda es una estrella, moviéndose al sureste.
Dichas ondas están asociadas con, y quizá ocasionan, eyecciones de masa coronal, así que es probable que cada una esté conectada con una de las eyecciones que hicieron erupción el mismo 6 de marzo. Estas eyecciónes solares se dirigen a la tierra y podrían causar una intensa tormenta solar que podría afectar las comunicaciones de radio, algunos satélites y causar algunos apagones en las regiones al norte del planeta. Así mismo se espera que haya espectaculares auroras boreales en los hemisferios.
Las erupciones solares se clasifican en 5 clases: A, B, C, M y X, aunque de éstas solo las clases M y X tienen consecuencias visibles en la tierra. Cada una de éstas cuenta con 9 subdivisiones, de M1 a M9 y de X1 a X9. Las tormentas de radiación solar que estas erupciones producen al alcanzar la tierra se clasifican en 5 grados de severidad: S1 a S5. Esta tormenta solar tendrá una severidad S4.
Los investigadores han descubierto una estrella de neutrones que por primera vez estalla como se predijo.
Jennifer Chu, MIT News Office. Original (en inglés)
Por primera vez, investigadores del MIT (Massachusetts Institute of Technology – Instituto Tecnológico de Massachusetts) y en otros lugares han detectado todas las fases de combustión termonuclear en una estrella de neutrones. La Estrella, localizada cerca del centro de la galaxia en el cúmulo globular Terzan 5, es un “estallido modelo” (model burster), dice Manuel Linares, un Post doctorado Kavli en el Instituto de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT.
Linares y sus colegas del MIT, de la Universidad de McGill, la Universidad de Minnesota y la Universidad de Amsterdam analizaron observaciones de rayos X del satélite X-ray Timing Explorer (RXTE), y descubrieron que la estrella es la primera de su tipo en estallar de la forma que los modelos predijeron. Además, el descubrimiento podría ayudar a explicar por qué dicha estrella modelo no se había detectado hasta ahora. Una revista académica se publicará en la edición del 20 de Marzo de The Astrophysical Journal (El Diario Astrofísico), con los detalles de los hallazgos del grupo.
“Estos son laboratorios extremos”, dice Linares. “Podemos estudiar la física fundamental observando lo que sucede en y alrededor de la superficie de las estrellas de neutrones”.
Un ambiente al rojo vivo
Las estrellas de neutrones surgen típicamente de un colapso de estrellas masivas. Estos restos son hechos casi totalmente de neutrones, y son increiblemente densos – alrededor de la masa del sol, pero comprimida en una esfera de solo unos pocos kilómetros de ancho. Por 3 décadas, astrofísicos han estudiado estrellas de neutrones para entender como se comporta la materia ultradensa.
En particular, los investigadores se han enfocado en las superficies extremadamente volátiles de las estrellas de neutrones. En un proceso llamado acreción, plasma al rojo vivo extraído de estrellas vecinas que llueven sobre la superficie de una estrella de neutrones con una fuerza increíble – equivalente a 100 kilogramos (220 libras) de materia estrellándose en un área del tamaño de una moneda cada segundo. A medida que más plasma cae, se forma una capa de combustible en la superficie de la estrella de neutrones que se acumula a un cierto nivel, entonces explota en una reacción de fusión termonuclear. Esta explosión puede ser detectada como rayos X en el espacio: Cuanto más grande es la explosión, mayor será la intensidad de los rayos X, que puede ser medida como un pico en los datos de satélite.
Los investigadores han desarrollado modelos para predecir cómo una estrella de neutrones debe explotar, basado en que tanto plasma la estrella esta atrayendo a su superficie. Por ejemplo, mientras más y más plasma cae sobre una estrella de neutrones, las explosiones deben ocurrir más frecuentemente, resultando en más picos de rayos X. Los modelos han pronosticado que en las más altas tasas de acreción de masa, el plasma cae a una velocidad tan alta que la fusión termonuclear es estable, y se produce continuamente. sin explosiones gigantes.
Sin embargo, en la últimas décadas, según observaciones de rayos X cerca de 100 estrellas de neutrones que están estallando han fallado para validar estas predicciones teóricas.
“Desde finales de los 70, vimos sobre todo explosiones a bajas tasas de acreción de masa, y pocos o ningún estallido en las altas tasas de acreción de masa”, dijo Linares. “Debe estar sucediendo, pero desde hace tres décadas, no lo veíamos. Ese es el rompecabezas”.
Los picos en los datos
A finales de 2010, el satélite RXTE detectó picos de rayos X de un sistema estelar binario – dos estrellas ligadas por gravedad y orbitando cerca una de la otra – en Terzan 5. Linares y sus colegas obtuvieron datos desde el satélite y analizaron los datos buscando picos característicos.
El equipo encontró que las estrellas de neutrones del sistema, en efecto exhiben patrones de rayos X consistente con bajas tasas de acreción de masa, en la que el plasma cayó lentamente a la superficie. Estos patrones parecían grandes picos en los datos, separados por largos períodos de poca actividad.
Para su sorpresa, los investigadores encontraron evidencia de mayores tasas de acreción de masa, donde más plasma cae con mayor frecuencia – pero en estos casos, los datos de rayos X mostraron pequeños picos, espaciados mucho más cerca. Incluso todavía más altos, los datos parecían nivelarse, pareciendo una onda oscilando. Linares interpretó esta última observación como un signo de quema marginalmente estable: una etapa donde una estrella de neutrones que atrae plasma a su superficie a una velocidad tan alta que reacciones de fusión nuclear toman lugar uniformemente a través de la capa de plasma, sin exhibir grandes explosiones o picos.
“Vimos exactamente la evolución que la teoría predice, por primera vez”, dice Deepto Chakrabarty, profesor de física en MIT y miembro del equipo de investigadores. “Pero la pregunta es, ¿porqué no vimos eso antes?”.
Vuelta, vuelta, vuelta.
El equipo pronto identificó una posible explicación comparando la estrella de neutrones con otras que han sido estudiadas en el pasado. La gran diferencia que encontraron fue que la estrella de neutrones en cuestión mostró un ritmo mucho más lento de rotación. Aunque la mayoría de estrellas de neutrones giran vertiginosamente de 200 a 600 veces por segundo, esta nueva estrella gira mucho más lentamente, a 11 revoluciones por segundo.
El grupo razonó que para predecir el comportamiento explosivo, los modelos existentes han fallado en considerar el período de rotación de la estrella. La razón de que esta nueva estrella coincide con los modelos tan bien, dice Linares, es porque su tasa de rotación es casi despreciable.
Todavía no está claro exactamente cómo la rotación afecta la combustion termonuclear, aunque Linares tiene una corazonada: La rotación puede causar fricción entre capas de plasma y la superficie de una estrella de neutrones.
“Eso es algo que necesitamos mirar”, dice Linares. “Y ahora, los modelos tienen que incorporar la rotación y tendrán que explicar exactamente cómo funciona la física”.
Coleman Miller, profesor de astronomía en la Universidad de Maryland, está de acuerdo en que la rotación puede ser el factor más importante que los modelos han pasado por alto. Sin embargo, el dice que diseñando modelos con la rotación en mente es una hazaña increíblemente intensiva de datos, dado que la fusión termonuclear a menudo se produce con una rapidez increíble, en pequeñas áreas de una estrella de neutrones.
“Si vas a modelar completamente una explosión, tienes que resolver microsegundos y centímetros”, dice Miller, quien no tomó parte en la investigación. “Ningún ordenador ha sido diseñado para esto. Así que estas son sugerencias interesantes y probables, pero va a ser profundamente difícil confirmar en una forma definitiva”.
La nave espacial Cassini de la NASA ha “olfateado” iones de oxígeno molecular alrededor de la luna helada de Saturno, Dione, por primera vez, confirmando la presencia de una Atmósfera muy tenue. Los iones de oxígeno son bastante escasos – uno por cada 11 centímetros cúbicos de espacio o cerca de 90,000 por metro cúbico – muestran que Dione tiene una atmósfera neutra extremadamente delgada.
En la superficie de Dione, esta atmósfera solo sería tan densa como la atmósfera de la tierra a 480 kilómetros por encima de la superficie. La detección de esta atmósfera débil, conocida como exósfera, se describe en un reciente número de la revista Geophysical Research Letters.
“Ahora sabemos que Dione, además de los anillos de saturno y la luna Rhea, es una fuente de moléculas de oxígeno”, dijo Robert Tokar, un miembro del equipo Cassini basado en el Laboratorio Nacional los Alamos (Los Alamos National Laboratory), y el autor principal del artículo. “Esto demuestra que el oxígeno molecular es realmente común en el sistema de saturno y refuerza que puede venir de un proceso que no implica la vida”.
El oxígeno de Dione parece derivar de cualquiera de los fotones solares o partículas energéticas del espacio bombardeando la superficie de agua con hielo de la luna y liberando moléculas de oxígeno, dijo Tokar. Pero los científicos estarán buscando otros procesos, incluidos los geológicos, que también podría explicar el oxígeno.
“Los científicos no estaban siquiera seguros si Dione sería lo suficientemente grande como para aferrarse a una exósfera, pero esta nueva investigación demuestra que Dione es aún más interesante de lo que anteriormente pensábamos”, dijo Amanda Hendrix, científica del proyecto Cassini, subdirectora del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL – Jet Propulsion Laboratory) de la NASA, en Pasadena, California, quien no estuvo involucrada directamente en el estudio. “Los científicos están ahora analizando los datos de Cassini sobre Dione para ver esta luna con más detalle”.
Varios cuerpos sólidos del sistema solar – incluyendo la Tierra, Venus, Marte y la luna mayor de Saturno, Titán, tienen atmósferas. Sin embargo, tienden a ser mucho más densas por lo general, de lo que se ha encontrado alrededor de Dione. Sin embargo, en 2010 los científicos de Cassini detectaron una exósfera fina alrededor de Rhea, luna de Saturno, muy similar a Dione. La densidad del oxígeno de las superficies de Dione y Rhea es alrededor de 5 miles de millones de veces menos denso que el de la superficie de la tierra.
Tokar dijo que los científicos sospechaban que el oxígeno molecular podría existir en Dione porque el Telescopio Espacial Hubble de la NASA detectó ozono. Pero ellos no lo sabían con seguridad hasta que Cassini fue capaz de medir el oxígeno molecular ionizado en su segundo sobrevuelo de Dione el 7 de abril de 2010 con el espectrómetro de plasma Cassini. En este sobrevuelo, la nave espacial voló a unos 313 millas (503 kilómetros) de la superficie de la luna.
Los Científicos de Cassini también están analizando los datos de iones de Cassini y el espectrómetro de masa neutral de un sobrevuelo muy cerca del 12 de diciembre de 2011. El espectrómetro de iones y de masa neutral hizo la detección de la delgada atmósfera de Rhea, por lo que los científicos serán capaces de comparar los datos de Cassini de las dos lunas y ver si hay otras moléculas en la exósfera de Dione.
La misión Cassini- Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la Agencia Espacial Europea, y la Agencia Espacial Italiana. El Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, una división del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, dirige la misión para la Dirección General de Ciencia Espacial de la NASA, en Washington, D.C. El orbitador Cassini fue diseñado, desarrollado y ensamblado en el JPL. El equipo de espectrómetro de plasma de Cassini y el equipo de espectrómetro de masas de iones y neutral se basan en el Southwest Research Institute en San Antonio.
