Un nové planeta per al sistema solar?

la-sci-sn-planet-nine-20160120-001

La possible existència d’un nou planeta situat més enllà de Plutó, en les afores fredes del Cinturó de Kuiper, ha revolucionat els astrònoms planetaris. Tanmateix el treball de Batygin i Brown, de la Universitat Tecnològica de Califòrnia, CalTech, publicat aquesta setmana a Astrophysical Journal, només pressuposa l’existència d’un cos tan gran com Neptú i d’unes 10 masses terrestres per explicar l’estranya òrbita de sis cossos transneptunians. Per demostrar que el cos existeix realment, caldrà fer encara molta feina.

Més enllà de Neptú s’estén el reialme dels cossos petits i gelats, residus de la formació del sistema solar. És l’anomenat Cinturó de Kuiper que acull objectes situat entre els 30 i 50 vegades la distància Terra-Sol (anomenada unitat astronòmica). L’objecte més gran que coneixem per ara és el planeta nan Plutó. També s’hi troba Eris, descobert l’any 2005 pel mateix Brown que ara proposa el nou cos. El descobriment d’Eris, i posteriorment d’altres cosos com Makemake, va fer que la Unió Astronòmica Internacional redefinira el concepte de planeta l’any 2006 i degradara Plutó i Eris a l’estatus de planetes nans. El descobriment d’Eris, per tant, va propiciar la caiguda en desgràcia de Plutó. El mateix Brown, socarró, en fa conya i ha adoptat l’usuari de Twitter @plutokiller.

planet-nine-160120b-02Sis dels objectes del Cinturó de Kuiper mostren unes òrbites molt allargassades (molta excentricitat orbital) però, allò que més sobta els astrònoms és que el seu periheli, el punt de màxima aproximació al Sol, de tots ells es troba en la mateixa zona del cel. Aquesta coincidència de les òrbites no es gens casual i s’ha tractat d’explicar de diverses formes. Per exemple, el pas casual del sistema solar per les proximitats  d’una altra estrella podria ser la causa d’aquesta configu- ració tan estranya dels cossos però els efectes de la trobada estel·lar es notarien també en el sistema solar intern on s’hi troba la Terra. I les mesures acurades de les òrbites dels planetes interiors no mostren cap senyal estranya i no explicada.

Davant de la falta d’hipòtesis concloents, Batygin i Brown han proposat l’existència d’una superTerra d’unes 10 masses terrestres, amb una òrbita no circular, sinó excèntrica, que seria la responsable de modular el moviment d’aquests sis cossos. Entre aquests cossos podem trobar els objectes 2012VP113 i Sedna, que tenen òrbites tan allargassades que possiblement siguen membres del núvol d’Oort, l’immens núvol de cossos gelats que envolta tots els planetes i el Cinturó de Kuiper.

Superterra-Sistema-SolarEls moviments dels sis objectes i de la possible superTerra es trobarien coordinats. Quan els petits cossos gelats es trobaren prop del periheli, el planeta hipotètic es trobaria en el seu punt més allunyat del Sol, de manera que mai es trobarien.

El suposat planeta número 9 del sistema solar és, per tant, una hipòtesi de treball i caldrà descobrir-lo observacionalment. Tanmateix els astrònoms estan acostumats a aventurar l’existència d’objectes planetaris de manera teòrica per a tractar d’explicar anomalies gravitatòries per a després descobrir-los realment. Aquesta és la gràcia de la llei de gravitació universal de Newton. La mecànica celeste és una ciència predictiva.

L’existència del planeta Neptú, per exemple, va ser predita l’any 1846 per l’astrònom francés Urbain Le Verrier per explicar les anomalies observades en el moviment d’Urà. Amb la predicció, l’astrònom alemany Johann Gottfried Galle va ser capaç de trobar-lo al cel el 23 de setembre de 1846 a només 1º de la posició calculada.

Si la superTerra existeix finalment, Batygin i Brown comenten que hauria d’existir també una nova població d’objectes del Cinturó de Kuiper encara desconeguda. Uns objectes que amb òrbites molt excèntriques es mogueren en òrbites perpendiculars a les òrbites dels sis cossos de l’estudi. Si aquests nous objectes són descoberts finalment es reforçaria molt la hipòtesi de la superTerra.

Aquests són, però, indicis indirectes. El que realment interessa ara és l’observació directa de l’objecte, si realment existeix. La suposada superTerra es troba tan lluny que la seua brillantor serà molt feble. Potser els telescopis infrarojos en òrbita com el WISE podrien captar la dèbil escalfor que emeta.

kbatygin-mbrown-0049_1000I si finalment Michael E. Brown té raó i la superTerra és un membre real del sistema solar, podrà finalment dir que ha descobert un planeta, en aquest cas el 9é. I espera que no li passe el mateix que li passà amb Eris, que indirectament causà la mort de Plutó com a planeta.

1.- Visió artistica d’un planeta gegant expulsat del seu sistema estel·lar en la foscor de l’espai. Els astrònoms pensen que el nostre sistema solar pot tindre una distant superTerra, expulsada a les afores en les primeres etapes de la formació dels planetes. NASA.
2.- Caracterísitiques del suposat nové planeta del sistema solar.  ‘Planet Nine’ May Exist: New Evidence for Another World in Our Solar System. SPACE.com.
3.- Òrbites dels cossos transneptunians i de la suposada superTerra. Not So Fast: Why There Likely Isn’t A Large Planet Beyond Pluto.
4.- Mike Brown i Konstanin Batygin en Caltech. Lance Hayashida/Caltech.

Desvelant els secrets de Ceres

ceres-nasaL’objecte més gran del cinturó d’asteroides, Ceres, està essent explorat d’una manera sistemàtica des de fa quasi un any per Dawn, una revolucionaria nau de la NASA amb un sistema de propulsió digne de Star Trek.

Ceres és un planeta nan dins del reialme dels asteroides. La seua forma arrodonida i un diàmetre de 945 km la van col·locar l’any 2006 en el club dels planetes nans, juntament amb Plutó i Eris.

Tanmateix quan va ser descobert per Giuseppe Piazzi en Palermo l’1 de gener de 1801 va ser considerat un planeta, que, a més a més, omplia el buit entre Mart i Júpiter segons havia predit la Llei de Titius-Bode. El descobriment posterior d’altres cossos com Vesta van permetre concloure que Ceres era només el més gran dels membres del cinturó d’asteroides i per això el seu nom complet actualment és 1 Ceres.

Des de telescopis en la Terra o des del Telescopi Espacial Hubble s’observaren fa uns anys unes taques fosques, que s’associaren a possibles cràters, i d’altres taques molt brillants sense una explicació clara.

Per l’interés d’explorar el cinturó d’asteroides en detall, la nau Dawn de la NASA va ser llançada a l’espai el 27 de setembre de 2007. En un viatge de més de 8 anys va visitar primerament Vesta l’any 2011 on s’hi va estar en òrbita durant uns mesos, per a després dirigir-se cap a Ceres on arribà el passat 6 de març de 2015. Des d’aleshores ençà ha explorat el planeta nan en diferents òrbites cada vegada més pròximes al planeta nan fins arribar a situar-se a només 385 km de la superfície des del desembre passat.

El planeta nan rep el nom de la deesa romana de l’agricultura. El seu nom va ser proposat pel mateix descobridor Piazzi amb l’afegit del nom del rei de Sicilia d’aleshores, Ferran I. Tanmateix el nom proposat, Cerere Ferdinandea, va perdre ràpidament el cognom en no ser acceptat pels astrònoms europeus. Ara, amb l’arribada de Dawn a Ceres, i seguint una tradició ben arrelada de la Unió Astronòmica Internacional, totes els nous accidents geogràfics descoberts rebran noms de sers mitològics de totes les cultures del món relacionats amb l’agricultura. Com a curiositat, l’element químic ceri (nombre atòmic 58) va ser descobert el 1803 i va prendre el nom de l’asteroide, que s’havia descobert dos anys abans.

Occator_PIA19889Quan l’any passat Dawn es col·locà en òrbita de Ceres va descobrir un món en miniatura, amb muntanyes i valls, grans fissures i unes taques molt brillants, les quals ja van ser detectades pel telescopi Hubble ja fa una dècada. Dins del cràter de 92 km Occator, nom del deu de l’arada i ajudant de Ceres, s’hi observa les taques brillants més grans, la composició de les quals han estat un misteri fins fa unes setmanes.

Finalment el passat 9 de desembre de 2015, els científics de la missió van informar a través en la revista Nature que les taques brillants podrien estar relacionades amb un tipus de sal, particularment una forma de la salmorra que conté sulfat de magnesi, hexahidrit (MgSO4·6H2O), similar al que podem trobar en alguns llocs a la Terra com a Manresa. Un altre estudi conclou que les taques podrien estar associades amb argiles riques en amoníac.

Aquesta segona conclusió és ben interessant ja que, de fet, a la temperatura en que es troba Ceres, el gel d’amoníac no es pot mantindre en la seua superfície i se sublimaria per la calor del Sol. Ara bé les molècules d’amoníac serien estables si es troben en combinació amb altres minerals com ara l’argila. Però hi ha encara una conseqüència més interessant si realment les taques blanques són causades per gel d’amoníac i és que aquest fet seria un clar indici que Ceres no es va formar en el cinturó dPIA20192-16-640x350‘asteroides, on ara es troba, sinó molt més lluny del Sol, en les afores fredes del sistema solar i que després, les pertorbacions gravitatòries dels grans planetes l’haurien portat on es troba ara.

El passat 21 de desembre Dawn observà detalls del cràter Kupalo de 26 km de diàmetre. El seu nom prové del deu eslau de la vegetació i la collita. Amb un detall sorprenent, es veuen les parets del cràter d’impacte cobertes per un material blanc que podria ser algun tipus de sal.

598px-Ceres_Cutaway-en.svgFa dos anys imatges preses des del Telescopi Espacial Hubble detectaren clars indicis de presència d’aigua emesa des de la superfície de Ceres. Tot fa pensar que existeix una capa d’aigua líquida en l’interior del planeta nan.

Es creu que Ceres és un cos diferenciat, és a dir que l’interior està format per diferents capes de distinta densitat. Hi hauria un nucli rocós sobre el qual hi hauria una capa de gel d’aigua. Aquesta capa de 100 quilòmetres de guix contindria fins a 200 milions de quilòmetres cúbics d’aigua, la qual cosa seria més que la quantitat d’aigua dolça a la Terra.

640px-Electrostatic_ion_thruster-en.svgFinalment caldria parlar una mica del motor iònic de la nau, digne d’una pel·lícula de ciència ficció i que segurament s’utilitzarà en altres missions. L’energia elèctrica que s’obté dels panells solars s’utilitza en part per a separar els electrons dels núclis d’un gas de xenó, ionitzant-los. Amb uns potents camps magnètic i elèctric, aquests ions són dirigits i accelerats fins a 40000 km/h fora del motor i, pel principi d’acció i reacció, causen una espenta a la nau. El sistema de propulsió de la nau Dawn és molt eficient, fins a 10 vegades més eficients que els tradicionals motors de combustibles químics. El vídeo següent ho explica.

Continuarem expectant pels descobriments que ens puga revelar la fantàstica nau Dawn.

Més informació: After 8 years, Dawn probe brings Ceres into closest focus.

Imatges:

1.- Imatge de Ceres obtinguda per Dawn. NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
2.- Rotació de Ceres i cràter Occator. NASA/JPL-Caltech
3.-PIA19889: Dawn fa una mirada al cràter Occator.  NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.
4.- Cràter Kupalo, un dels cràters més joves de Ceres. NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA
5.- Diagrama de la possible estructura interna de Ceres. NASA, ESA, i A. Feild (STScI)
6.- Esquema d’un motor iònic. Oona Räisänen
7.- Vídeo de funcionament del motor de Dawn. NASA Glenn Research Center.

La ciència del 2016 segons Nature

Exomars-2016

Comença l’any 2016 i les revistes científiques presenten els possibles descobriments per a l’any que comença. Com ja faig fer l’any passat, us pose els avanços previstos relacionats amb l’astronomia, el canvi climàtic, la física de partícules i l’exploració espacial que presenta la revista Nature en el seu article The science to look out for in 2016.

Canvi climàtic

CW_grafik_05-9e1b0fb9Després de la conferència de Paris de fa dos mesos, la tecnologia pot donar una empenta a la reducció dels gasos d’efecte hivernacle. L’empresa Climeworks de Zuric començarà la captura d’unes 75 tones de CO2 atmosfèric al mes a partir de juliol per a posteriorment vendre-les per a augmentar el rendiment de cultius. L’empresa Carbon Engineering en Calgary, Canadà, ja està capturant CO2 des de l’octubre passat. La seua intenció és convertir-lo en combustible liquid. Moltes empreses d’arreu del món pretenen capturar el gas i treure’n rendiment comercial. Si aquest interés comercial fa minvar a la curta la proporció de gasos d’efecte hivernacle, benvingut sia.

Ones en l’espai-temps i física d’altes energies

El passat 2 de desembre, un coet Vega llançà LISA Pathfinder a l’espai, una missió que posarà a prova el maquinari per detectar ones gravitatòries – ones de l’espai-temps causades pel moviment d’objectes densos com ara estels de neutrons binaris. A l’espera d’obtenir els primers resultats, els físics a terra també treballen en un altre detector per tractar de veure, per primera vegada, proves directes d’ones gravitacionals. Es tracta de l’Advanced LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) situat als Estats Units que acaba de quadruplicar la seua sensibilitat des de la versió del LIGO 2010.

I també durant 2016 Japó llançarà Astro-H, un satèl·lit de raigs X d’última generació que, entre altres coses, podria confirmar o refutar l’afirmació que els neutrins pesats emeten senyals de matèria fosca coneguda com bulbulons.

Sembla ser que les dades que està obtenint el Large Hadron Collider (LHC) del CERN, que actualment funciona a una energia molt elevada des de juny passat, podrien confirmar l’existència d’una nova partícula. Fins i tot, si aquesta partícula no s’arribés a descobrir, el LHC podria desvelar altres partícules exòtiques ben curioses, com els glueballs (bola de gluons) que són partícules fetes totalment de portadors de la interacció nuclear forta, interacció responsable que els protons i els neutrons es mantinguen units al nucli atòmic.

Cap a Mars i més enllà

576px-JUNO_-_PIA137462016, com passa cada dos anys, portarà Mart a la mínima distància a la Terra. Serà el moment en que les agencies espacials de la Terra llançaran les seues missions al planeta roig. Un ambiciós projecte conjunt de l’Agència Espacial Europea (ESA) i l’Agència Espacial Russa (Roscosmos) posarà en òrbita marciana diverses sondes i aterrarà diversos artefactes en 2016 i 2018. Per començar, en març es llançarà ExoMars 2016 que constarà d’un orbitador que analitzarà els gasos de l’atmosfera de Mars, en especial el metà, i de l’aterrador Schiaparelli que servirà bàsicament per fer proves d’aterratge ja que en no tindre fons d’energia només funcionarà uns quatre dies. La missió arribarà a Mart el 19 d’octubre.

Més enllà de Mart, la missió Juno de la NASA arribarà finalment a Júpiter el mes de juliol. I en setembre, la nau Rosetta de la ESA tractarà de fer un aterratge suau sobre el cometa 67P/ Churyumov-Gerasimenko. Serà el final d’una missió espectacular de la que he parlat sovint en aquest bloc.

Osiris-rexL’exploració dels cometes en directe acabarà de moment, però la dels asteroides continuarà amb la missió Dawn que continua explorant enguany Ceres i sobretot amb el llançament de la missió OSIRIS-REx de la NASA que pretén portar a la Terra mostres de l’asteroide Bennu, un asteroide ric en carboni, l’anàlisi en detall del qual ens donarà informació de les etapes més primerenques del Sistema Solar.

Explorant l’espai

El passat 17 de desembre la Xina llançà el Dark Matter Particle Explorer (DAMPE), un potent telescopi espacial per estudiar raigs gamma d’alta energia i detectar electrons i raigs còsmics. Aquest llançament és el primer d’una sèrie de cinc missions en el marc del Programa Pioner de Recerca Estratègica en Ciència Espacial de l’Acadèmia Xinesa de Ciències (CAS).

FASTEl primer satèl·lit per testejar comunicacions quàntiques s’enlairarà en juny des de Xina i el també satèl·lit xinés Hard X-ray Modulation Telescope que explorarà el cel buscant fonts energètiques de radiació com ara forats negres i estels de neutrons, serà llançat cap a finals d’any.  Xina també completarà en setembre el seu superradiotelescopi que deixarà petit el radiotelescopi de 300 m d’Arecibo. El Aperture Spherical Radio Telescope (FAST) de 500 m d’apertura serà llavors el radiotelescopi més gran del món. En Hawaii, mentretant l’equip que dissenya el telescopi òptic de 30 m de diàmetre Thirty Meter Telescope coneixerà si pot continuar o no el projecte després que el Tribunal Suprem de Hawaii els va revocar el permís de construcció el desembre passat.

Imatge:

1. Exomars 2016. ESA
2. La tecnologia de Captura del CO2 de Climeworks.
3. OSIRIS-REx. NASA
4. Juno – PIA13746.  NASA/JPL – Wikimedia Commons.
5. Fast. Radiotelescopi gegant xinés.

El cel de gener de 2016

comet-catalina-12-6-2015

Comença un nou any. La Terra acaba de recórrer els 942 milions de quilòmetres de la seua òrbita i, amb paciència retorna a viatjar, una vegada més, al voltant de la nostra estrella. 2016, nou nat, ens oferirà algunes sorpreses astronòmiques que anirem desgranant en aquestes pàgines. De moment tenim ja Júpiter visible a hores més fàcils i el cometa Catalina de dues cues es passeja per la matinada, només però, a l’abast de prismàtics i telescopis.

El planeta Mercuri, sempre prop del Sol, es podrà veure ben prop de l’horitzó al sud-oest poc després de la posta del Sol durant els primers 10 dies del mes. Més enllà d’aquests dies s’endinsarà en la lluentor del Sol i serà inobservable.

Júpiter, als peus de la constel·lació de Leo, ja és visible en la zona est del cel a partir de les 12 de la nit. Podrem tornar a veure les seues bandes de núvols, la seua eterna tempesta roja, el ball constant dels quatre satèl·lits galileans. La nit del 27 al 28 de gener, una lluna minvant s’hi situarà a només 1.7º de Júpiter. Serà un bon moment per descobrir que aquest llum brillant al cel és un planeta gegant.

A primeries de gener Mart serà visible per l’horitzó est a partir de les 3 de la matinada en la constel·lació de la Verge. Cap a final del mes, el planeta roig ja eixirà per l’est a partir de les 2:30.

Lluna-Venus-Saturn-20160107Finalment Venus i Saturn que es troben en les urpes de l’Escorpí, són visibles a partir de les 6:30 del matí al sud-est, poc abans de l’alba.  Venus, més ràpid, convergirà ràpidament cap al planeta dels anells, mentre que una Lluna minvant molt fina formarà amb ells un trio celeste la matinada del dia 7 de gener. Tanmateix, més espectacular serà encara veure que dos dies més tard, el 9 de gener, Venus i Saturn se situaran a només 0.1º un de l’altre, pràcticament un sobre l’altre. Aquest esdeveniment no s’ha de perdre!

Aquests dies també podem gaudir d’un altre fenomen celeste ben particular, el nou cometa Catalina.

C2013_US10_Catalina_Jan_2016_Finder_ChartEl cometa C/2013 US10 (Catalina) fou descobert el 31 d’octubre de 2013 amb el Telescopi Schmidt 703 del programa Catalina Sky Survey de la Universitat d’Arizona. En aquell moment brillava amb una magnitud de momés 18.6. Es tracta, per tant, d’un cometa totalment nou, que per la seua trajectòria prové del núvol d’Oort. Actualment, el cometa Catalina està més prop del Sol, brilla més i està ben situat per a la seua observació en el cel de la matinada per als observadors de l’hemisferi nord.

S’esperava que Catalina fóra ben visible a simple vista però no ha sigut així i ja és difícil que ho siga en les pròximes setmanes.  En llocs foscos a simple vista s’arriba a veure una petita taca brillant. No obstant açò, Catalina és impressionant amb les seues dues cues vist a través del telescopi i si es fa una bona fotografia.

En aquestes dates i des de la nostra latitud, Catalina ja és observable a partir de les 2 de la matinada en la constel·lació de Bootes, passant el dia 1 de gener a menys d’un grau de l’estel Arcturus.

Cometa_catalina-JcamarenaEl 17 de gener Catalina passarà a la seua distància mínima a la Terra. Aqueix dia es trobarà a només 0.72 unitats astronòmiques o siga a 108 milions de km del nostre planeta amb una brillantor estimada de 6.2 magnituds. El podrem trobar en aquests dies en la constel·lació de l’Óssa Major. A partir d’aqueix dia, la seua lluentor anirà disminuint fins desaparéixer gradualment del cel.

La Lluna presentarà les següents fases en hora local:

Fase Mes Dia Hora
Quart minvant Gener 2 05 30
Lluna nova Gener 10 01 31
Quart creixent Gener 16 23 26
Lluna plena Gener 24 01 46

Si voleu obtenir més informació i un senzill mapa del cel observable del mes de gener de 2016, podeu punxar aquest enllaç. També podeu veure un mapa del firmament. I tot això gràcies al Planetari de Quebec.

Imatges:

1.- Cometa Catalina el 6 de desembre 2015. Brian D. Ottum, Rancho Hidalgo, New Mexico.
2.- Conjunció de la Lluna amb Venus i Saturn. 7 de gener 2016. Stellarium.
3.- Cometa Catalina (C/2013 US10) Carta celeste per trobar-lo des de l’1 de gener fins el 10 de gener 2016. Freestarcharts.
4. Cometa Catalina el 16 de desembre 2015 des d’Olleria, la Vall d’Albaida. Joaquin Camarena.