Pols d'estels

El bloc d'Enric Marco

Viatge al centre d’un forat negre

0

Viatge al centre d’un forat negre

Iván Martí Vidal
Institució Alfons el Magnànim-Centre Valencià d’Estudis i d’Investigació
ISBN: 978-84-7822-886-7
Any: 2021

Acostumats a viure en aquesta part de l’Univers on tot és tranquil i lent, on n’hi ha prou amb la Llei de Gravitació de Newton, és fascinant saber que existeixen altres parts del Cosmos on tot és violència i l’espaitemps es retorça de manera inimaginable. Aquests llocs, situats en les proximitats dels forats negres, posen a prova les nostres teories físiques. Ací Newton no és suficient i hem de recórrer a la Teoria de la Relativitat d’Einstein per a explicar els estranys comportaments de la matèria i l’energia.

Aquestes estrelles mortes, abans mers objectes teòrics, van entrar triomfalment en la realitat amb el descobriment del forat negre supermassiu de la nostra galàxia i en obtindre senyals de les seues col·lisions en els detectors LIGO i VIRGO. Gestes que es van premiar amb dos premis Nobel de Física.

Però aconseguir veure l’aspecte d’un forat negre és una altra cosa. Ens interessa poder distingir tots els detalls del monstre estel·lar, veure les seues diferents capes fins a arribar a l’horitzó d’esdeveniments, el seu disc d’acreció i, sobretot, poder explicar com es formen els seus energètics dolls relativistes. Un nivell de detall tan enorme només pot aconseguir-se amb la tècnica VLBI, és a dir, amb l’ús d’una xarxa mundial de radiotelescopis d’una sensibilitat extrema i a longituds d’ona mil·limètriques. Un somni difícil d’aconseguir.

Finalment la col·laboració internacional Event Horizon Telescope (EHT) va aconseguir obtindre la imatge icònica dels voltants del forat negre supermassiu de la galàxia M87. Una imatge que va meravellar al món el 10 d’abril de 2019.

Iván Martí Vidal, un dels més destacats membres de l’EHT, en Viatge al centre d’un forat negre, ens compta de primera mà els reptes científics i tecnològics que s’han hagut de superar i els esforços humans que s’han requerit per a aconseguir aquesta imatge. Un èxit que sense la contribució essencial d’Iván no haguera sigut possible.

El llibre comença recorrent els punts més rellevants de la Relativitat d’Einstein. S’explica la paradoxa dels bessons, els invariants relativistes i les propietats curioses de l’espaitemps. Més endavant s’introdueix el Principi d’Equivalència, pel qual un camp gravitatori és equivalent a una acceleració; es parla de la no existència de la simultaneïtat en l’univers. Tot això assaonat amb explicacions i exemples originals d’Iván que, com confessa, li han portat moltes hores de reflexió.

Els següents capítols es dediquen a descriure l’anatomia dels forats negres, com les seues propietats depenen de la seua massa i rotació, com es comporta la matèria en els seus voltants i com s’altera el temps en l’horitzó d’esdeveniments. És fascinant comprovar de quina manera gira la matèria al seu voltant formant un disc d’acreció, ionitzant-se i calfant-se, mentre va caient en espiral en les gargamelles del monstre còsmic, alhora que els raigs de llum són atrapats per sempre en el conjunt d’òrbites que formen la fotonoesfera. Però, d’alguna manera, una part d’aqueixa matèria és regurgitada a l’espai en forma de dolls relativistes.

En els últims capítols del llibre, Iván ens compta, de manera apassionada, com la xarxa mundial de radiotelescopis usada, amb ALMA com a peça fonamental, va aconseguir captar alguns dels pocs fotons que van aconseguir escapar de la fotonoesfera del forat central de M87 fa més de 50 milions d’anys. Així mateix, ens descriu el tipus d’algorismes que van ser necessaris per a poder traure la informació de les precioses dades rebudes i reconstruir el seu aspecte real.

Lluny de ser aquest el final de l’aventura, a EHT se li augura un futur brillant. A més de revelar-nos pròximament l’estructura del camp magnètic al voltant del forat negre central de M87, usant polarimetría de la qual Iván és un expert, s’estan analitzant actualment les dades que ens donaran imatges del forat central de la Via Làctia. A més, EHT buscarà també nous objectius i per tant continuarà donant-nos alegries en els pròxims anys.

Publicat dins de Altes energies i etiquetada amb , , , , | Deixa un comentari

La ciència del 2022

0
Publicat el 9 de gener de 2022

En aquest any que comença tot un ventall de projectes científics seran finalment posats en marxa. Diverses publicacions han fet la predicció del que podrem esperar enguany. La lluita contra la pandèmia continuarà durant 2022, el problema del canvi climàtic tornarà a estar present en la nova cimera COP27 a celebrar en Xarm el-Xeikh, Egipte, en novembre, el Gran Col·lisionador d’Hadrons del CERN es posarà altra vegada en marxa i finalment la cursa per retornar a la Lluna agafarà embranzida per posar sobre la superfície la primera dona astronauta. En faré un resum però, com sempre, em centraré més en les activitats que vindran en l’àmbit de l’astronomia i de l’exploració espacial.

Física de partícules

Tothom està esperançat en la posada en marxa del Gran Col·lisionador d’Hadrons del CERN, el laboratori de partícules europeu de Ginebra, aturat des del desembre del 2018 per a treballs de manteniment i actualització. Els instruments més importants ATLAS i CMS han estat millorats i se’ls ha afegit, al seu voltant, noves capes de detectors més sofisticats. S’esperen recollir 40 milions de col·lisions de protons per segon en cada instrument i poder observar així més processos estranys. Els objectius principals d’aquestes millores són obtenir mesures millorades del model estàndard, cerques de la física més enllà del model estàndard (BSM), física del sabor de quarks i leptons pesats, estudis de les propietats del bosó de Higgs i estudis de matèria QCD a alta densitat i temperatura.

Telescopi James Webb

A partir de l’estiu, el gran telescopi James Webb enviat a l’espai el dia de Nadal passat començarà a obtenir les primeres imatges científiques després del desplegament exitós (per ara) i la posada en l’òrbita final en el punt L2 a finals de gener. Els primers mesos de l’any s’utilitzaran per calibrar instruments, alinear espills, en definitiva veure que tot funciona. I després de 6 mesos en l’espai ja podrem gaudir del gran ull explorador. Els seus objectius són conéixer l’univers primitiu, la formació dels planetes i la caracterització dels exoplanetes.

Retorn a la Lluna

El nostre satèl·lit ha deixat d’estar marginat en l’exploració espacial i ara n’és un objectiu prioritari. Tot un esquadró de naus espacials deixaran la Terra enguany per posar-se en òrbita lunar o fins i tot aterrar-hi.

La NASA llançarà finalment Artemis I, la primera prova de les noves missions per tornar a posar humans a la superfície de la Lluna. Aquesta primera missió Artemis I serà el primer test de vol integrat del sistema d’exploració de l’espai profund de la NASA. Consta de la nau Orion, el gran coet de llançament (Space Launch System, SLS) que l’enlairarà de la Terra, li permetrà circumval·lar la Lluna i la retornarà en un amaratge suau al Pacífic.

La NASA també llançarà l’orbitador  CAPSTONE per fer experiments per preparar la construcció de la primera estació espacial en òrbita lunar, la Gateway. Construïda per socis comercials i internacionals aquesta estació és necessària per a una exploració sostenible de la Lluna i un model per a futures missions a Mart.

La Índia amb la missió Chandrayaan-3 tornarà a intentar aterrar suaument sobre la Lluna. Aquesta vegada durà, a més, un ròver. Japó s’afegirà també enguany a l’exploració lunar amb la missió SLIM que tractarà també d’aterrar.

Després de molts anys, Rússia retorna a la Lluna tractant de rememorar els èxits de l’etapa soviètica. Ara amb la missió Luna 25 aterrarà suaument en col·laboració amb l’Agència Espacial Europea (ESA) que participa tant en la nau com amb el mòdul d’aterratge. A més la ESA proporcionarà una petita càmera de demostració Pilot-D a la missió, càmera de prova per a futures missions més sofisticades a la Lluna de Rússia/Europa.

Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO)

Corea del Sud s’embarca també en la cursa lunar per primera vegada amb un orbitador lunar, el Korea Pathfinder Lunar Orbiter (KPLO). Està previst que es llançarà el juliol de 2022 per orbitar la Lluna durant 1 any amb una sèrie d’experiments de Corea del Sud i un instrument construït als Estats Units. Els objectius són desenvolupar tecnologies d’exploració lunar autòctones, demostrar la viabilitat d’una “internet espacial” i dur a terme investigacions científiques de l’entorn lunar, la topografia i els recursos, així com identificar llocs potencials d’aterratge per a futures missions.

Finalment el Emirats Àrabs Units continuaran el seu programa espacial amb ròver lunar Rashid que viatjarà dins del mòdul d’aterratge Hakuto-R construït per una empresa privada japonesa.

Cap a Mart en la nova oposició

2024 és any d’oposició marciana i, per aprofitar la menor distància al planeta, l’Agència Espacial Europea (ESA), en col·laboració amb Roskosmos, l’agència russa, enviarà en setembre la missió ExoMars  que, una vegada arribe al planeta desplegà una estació fixa, Kazachok, i un explorador mòbil en la superfície marciana. El robot explorador, anomenat Rosalind Franklin, en honor a la científica que obtingué la primera imatge de l’estructura del DNA, buscarà proves de vida passada o present en Mart. Diversos problemes tècnics amb els paracaigudes que havien de dipositar suaument Rosalind en terra marciana van ajornar el seu llançament previst en 2020.

Imatges:

1.- Impulsat per quatre motors RS-25 i propulsors de coets sòlids bessons, el coet Space Launch System (SLS) de la NASA produeix 8,8 milions de lliures d’empenta per impulsar les missions Artemis de l’agència a la Lluna. NASA/Bailey Collins

El cel de gener de 2022

0
Publicat el 1 de gener de 2022

Hem deixat enrere 2021, el segon any de la pandèmia, i comença un nou any amb l’esperança d’un final d’aquest malson que limita tant la nostra vida. A nivell astronòmic en tenim de calentes i de fredes. Aquest any podrem gaudir de les primeres imatges del nou telescopi espacial James Webb, així com de la retornada a la Lluna de missions de diverses potències espacials. Tanmateix l’augment dels llançaments de la constel·lació de satèl·lits Starlink i, potser, l’aprovació definitiva de la nefasta normativa espanyola de contaminació lumínica apagaran una mica més les estrelles i la nostra connexió amb l’Univers.

La constel·lació d’Orió, amb Taure, Ca Major i Menor. A l’esquerra destaquen els Bessons amb la parella Castor i Pòl·lux i el Cranc. Stellarium.

La preciosa constel·lació d’Orió, i totes les constel·lacions associades com Taure, Ca Major i Menor, presideixen el cel nocturn durant totes les nits de gener. Per a mi és el paisatge nocturn més estimat, on tots els amants del firmament comencen la seua aventura còsmica.

Al llarg del mes de gener alguns planetes se n’aniran i d’altres tornaran, s’hi veurà una pluja d’estels i gaudirem del passeig de la Lluna per tota la volta celeste, com és preceptiu.

Júpiter, Saturn i Mercuri a la posta del Sol el 12 de gener a les 18:45. Stellarium.

A la posta de sol ara tenim encara Júpiter i Saturn en les constel·lacions d’Aquari i Capricorn respectivament i només durant els primers dies de mes, el planeta Venus. Aquest ens abandonarà ràpidament i el 9 de gener es trobarà en conjunció inferior amb el Sol. És a dir, avançarà el Sol i, a partir d’aquest dia Venus serà visible només de matinada, abans de l’alba.

El planeta Mercuri prendrà el relleu de la deessa de la bellesa i tornarà a veure’s pel sud-oest. El 7 de gener Mercuri arribarà al punt de la màxima elongació oriental. Això vol dir que Mercuri assolirà llavors la separació angular més gran respecte del Sol, després de la posta del sol. Dos dies més tard, el 9, el planeta arribarà al punt més alt al cel vespertí, a 17° sobre l’horitzó. La visió del planeta no durarà gaire ja que el 23 de gener Mercuri es trobarà en conjunció inferior amb el Sol. Mercuri passarà molt a prop del Sol, marcant la fi de la seua aparició vespertina i passarà a ser un objecte matutí.

Venus i Mart abans de l’eixida del Sol. 29 gener a les 7:00 al sud-est. Stellarium.

De matinada, poc abans de l’eixida del sol, a partir de la tercera setmana del mes Venus es trobarà amb el planeta Mart. Els podrem veure cap a les 7 del matí ben prop de l’horitzó est.

Mentrestant el nostre planeta ha fet una volta completa en la seua òrbita i retornen els mesos més freds de l’hivern, gener i febrer. Com a aparent paradoxa, la Terra, seguint el camí al voltant del Sol, es trobarà el dia 4 en el punt més pròxim al Sol, el periheli (o periapsis en general). Efectivament, com que l’òrbita és el·líptica, la distància al Sol varia contínuament i el dia 4 l’aproximació serà màxima. La Terra es trobarà a només 146 605 914  quilòmetres, un 98% de la distància mitjana entre la Terra i el Sol. Aquesta mínima separació pot variar entre el 2 i el 5 de gener de cada any.

Aquesta aproximació no és rellevant front a la inclinació de l’eix de la Terra que és la responsable que ara mateix acabem d’entrar a l’hivern i que a l’hemisferi sud ho han fet al mateix temps a l’estiu.

El mes de gener comença amb una interessant pluja d’estels. Podem gaudir dels Quadràntids, amb un període d’activitat entre el 12 de desembre i el 12 de gener, amb el màxim el 3 de gener. Amb una taxa de 120 meteors/hora és una de les més actives de l’any juntament amb la pluja de meteors dels Gemínids, de desembre i els Perseids de l’agost. Recordeu, però, que això són previsions i, que només es veurà en llocs foscos. En indrets amb moderada contaminació se’n veuran molts menys.

El radiant, punt d’on semblen eixir els meteors dels Quadràntids,  és la constel·lació del Bover, situada entre l’Ossa Major i Hèrcules. El nom prové de Quadrans Muralis, una antiga constel·lació que actualment forma part de la constel·lació del Bover, creada per l’astrònom francès Jérôme Lalande el 1795.

El cos menor 2003 EH1 i el cometa C/1490 Y1 són els responsables d’aquesta pluja, sent el millor moment per observar-los des de l’alba del dia 3 i després que el radiant puge a les primeres hores del 4 de gener, cap a la part nord-est del cel.

La Lluna presentarà les següents fases en hora local:

Fase Mes Dia Hora UT
Lluna nova Gener 02 19 34
Quart creixent Gener 09 19 11
Lluna plena Gener 18 00 48
Quart minvant Gener 25 14 41

Si voleu obtenir més informació podeu punxar aquest enllaç. També podeu veure, i imprimir si voleu, un senzill mapa del firmament del mes de gener de 2022. I tot això gràcies al Planetari de Quebec.

Imatges

1.- Joshua Tree National Park, Henrique Pinto, 19 febrer 2018. (CC0 1.0)
2-4.- Stellarium
5.- Òrbita de la Terra, Wikipedia commons.