Pols d'estels

L’expectació era gran aquest vespre per l’anunciada conferència de premsa de la NASA. Ja sabíem que l’anunci estaria relacionat amb els exoplanetes, planetes situats més enllà del sistema solar. De fet, un dels objectius de l’astronomia del segle XXI és la detecció de planetes tipus Terra. I amb puntualitat, a les 19 h. s’ha donat la gran notícia: el descobriment de set planetes d’una grandària similar al nostre i que giren al voltant de l’estel TRAPPIST-1. La troballa d’aquest sistema de set mons rocosos, tots ells amb possibilitats d’aigua en la superfície, és un pas endavant molt important per la recerca de vida fora de la Terra. El descobriment s’ha publicat en la revista Nature (ací resum).

L’estel TRAPPIST-1 es troba a uns 39 anys llum de distància i la podem trobar a la constel·lació d’Aquarius. És un nan roig, estel que es caracteritza per tindre molt poca massa. Com a conseqüència d’això, en aquests tipus d’estels el ritme de crema de l’hidrogen en el nucli estel·lar és tan lent que s’estima que poden durar més que tota la història de l’univers. Són bastant fredes ja que la temperatura superficial no arriba als 4000 K.

Com ja vaig contar en el cas de Proxima Centauri, també nan roig, i el planeta descobert al seu voltant, un estel tan dèbil i fred presenta molt prop seu la zona d’habitabilitat, regió al voltant de l’estel on l’aigua es pot mantindre líquida. I, de fet, tres dels planetes descoberts cauen dintre d’aquesta zona privilegiada. La vida, tal com la coneixem, necessita aigua líquida per mantenir-se i, aquesta zona és un bon lloc on començar a buscar vida fora de la Terra.

L’equip internacional que ha descobert el nou sistema planetari està liderat per l’astrònom de la Universitat de Lieja (Bèlgica), Michaël Gillon. Des de fa uns anys el seu grup s’ha dedicat a buscar planetes al voltant d’estel nans roigs de poca massa. De fet, aquests estels han estat sistemàticament ignorats ja que la missió Kepler de la NASA, dedicada a buscar exoplanetes, només apunta a estels semblants al Sol, molt més calents.

Aquest astrònom porta endavant la col·laboració TRAPPIST (The Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) que tracta de “caçar” planetes amb un parell de telescopis de 60 cm: un en Marroc, per a l’estudi del cel de l’hemisferi nord i altre en Xile, per al cel de l’hemisferi sud. Per trobar els possibles planetes al voltant d’un estel s’usa el mètode dels trànsits: observar la lleu baixada de lluminositat (menor d’1%)  que produeix el pas d’un planeta per davant del seu estel.

El mes de maig passat l’equip publicà els resultats d’una campanya d’observació sobre l’estel anomenada TRAPPIST-1. S’havien descobert tres planetes al voltant de l’estel. Dos dels planetes, TRAPPIST-1b i TRAPPIST-1c, eren segurs. Tanmateix, respecte al tercer planeta, TRAPPIST-1c, hi havia dubtes, ja que només van poder veure dos senyals del suposat objecte.

Així que, per assegurar-se, van demanar poder utilitzar el Spitzer Space Telescope, un telescopi espacial especialitzat en observar en la banda de l’infraroig. Cal recordar que la dèbil estrella brilla més en aquestes longituds d’ona. Durant 20 dies consecutius varen poder observar el sistema TRAPPIST-1 per caracteritzar finalment el fugitiu planeta. El resultat, però, no va ser el que s’esperava. Realment, sota l’aparença d’un únic planeta se n’amagaven quatre, amb períodes orbitals d’uns 4, 6, 9 i 12 dies. A més, Spitzer va revelar el senyal dèbil d’un altre planeta addicional TRAPPIST-1h. Hi havia, per tant, almenys set planetes al voltant de l’estel.

La proximitat dels valors dels períodes orbitals dels sis primers planetes a divisions de nombres enters petits (8/5, 5/3, 3/2, 3/2 i 4/3, respectivament) ens indica que les òrbites dels planetes són ressonants i que, segurament, els planetes es formaren més lluny del seu estel del que estan ara i que posteriorment migraren a les posicions actuals. A més a més, les mesures precises de Spitzer demostren que els planetes interactuen entre ells, i, a més, en estar tan prop de l’estel, hi poden estar lligats per efectes de marea, mostrant-li sempre la mateixa cara, tal com passa amb la Lluna respecte de la Terra. Tindrien d’aquesta manera una rotació síncrona: el període de rotació i de translació de cada planeta serien iguals. Per tant cada cara dels planetes té dia/nit perpetua. Això determinarà el clima d’aquests cossos ja que presentaran vents intensos que bufen de l’hemisferi diürn al nocturn.

En principi la presència d’aigua líquida en el sistema planetari seria possible només per als planetes e, f, g que es troben ben endins de la zona habitable del sistema. Tanmateix els autors de l’article afirmen que la rotació síncrona de tots els planetes seria la causa d’altres configuracions no previstes, com ara l’existència de planetes amb superfícies totalment congelades, amb oceans interiors en la part nocturna, mentre la part diürna, més càlida, tindria una superfície lliure de gels. La possibilitat de vida en aquest tipus de planetes ha estat estudiada. El vídeo mostra una visió artística del possible aspecte d’aquests planetes.

La troballa és realment extraordinària. L’astrofísica  Elisa Quintana, del Goddard Space Flight Center de la NASA i membre de l’equip TRAPPIST comenta: “Tindre aquest sistema de set planetes és realment increïble. Us podeu imaginar la quantitat d’estrelles properes que podrien albergar munts i munts de planetes”

Aquest sistema és un laboratori excel·lent per estudiar l’evolució dels petits planetes com el nostre. A més a més, les seues atmosferes podran ser analitzades fàcilment pels futurs grans telescopis en construcció com l’E-ELT o pel James Webb Space Telescope. Buscar, i potser trobar, traces de vida a través de gasos bio-marcadors com el metà, l’ozó o d’altres serà un repte per a la pròxima dècada.

“De tots els mons que hem vist en la ciència ficció, aquests són encara més extraordinaris“, diu Hannah Wakeford, un científic que treballa en exoplanetes a Goddard.

Imatges:

1.- Representació artística dels set planetes descoberts. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC).
2.- Els set planetes al voltant de TRAPPIST-1 tal com es veurien des de la Terra amb un telescopi hipotètic de gran potència. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC).
3.-  Com seria veure el cel des de la superfície del planeta TRAPPIST-1f. En estar el planeta ancorat per les marees a l’estel, la cara nocturna estarà congelada mentre que la cara diürna tindria aigua líquida. NASA/JPL-Caltech/T. Pyle (IPAC).
4.- Observacions infraroges del  Spitzer Space Telescope del sistema de set planetes que orbiten l’estel TRAPPIST-1. Es veu el canvi de lluminositat quan el planeta passa per davant de l’estel. Aquestes observacions varen permetre determinar molt precisament la grandària, distància a l’estel, la massa i la densitat dels planetes. NASA/JPL-Caltech/M. Gillon (Univ. of Liège, Belgium).
5.- Comparació del sistema de TRAPPIST amb el sistema solar interior. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt, T. Pyle (IPAC).
6.- Comparació de les zones habitables del sistema de TRAPPIST amb el sistema solar interior. NASA//JPL-Caltech.
7.- TRAPPIST-1 Planets – Flyaround Animation. NASA/JPL-Caltech.

Cada punt és un estel del que ara coneixem la posició exacta. I de molts dels estels també la velocitat radial i la distància. Les zones brillants indiquen una alta concentració d’estels. Òbviament en la línia central hi veiem la Via Làctia, amb els estels i les zones fosques de pols. Les zones circulars són efectes de l’escaneig del cel dels detectors del satèl·lit que aniran desapareixent a mesura que s’escombre completament el cel. Per moltes d’aquestes estrelles la precisió en la posició al cel és de 300 microsegons d’arc d’angle, tant con veure el gruix d’un cabell humà des de 30 km de distància.

En el camí per aconseguir el mapa més detallat en 3D mai fet de la nostra Via Làctia, Gaia ha obtingut, de moment, la posició precisa en el cel i la brillantor de 1142 milions d’estrelles.

Com una mostra del catàleg més ric que ha de venir en un futur pròxim, l’alliberament a la comunitat científica de les primeres dades d’avui també compta amb les distàncies i els moviments a través del cel de més de dos milions d’estrelles.

Álvaro Giménez, director de Ciència de l’ESA n’està ben orgullós dels resultats anunciats avui: “Gaia està a l’avantguarda de l’astrometria, la cartografia del cel a precisions que mai han estat assolits abans”

“El llançament de resultats d’avui ens dóna una primera impressió de les extraordinaris dades que ens esperen i que revolucionaran la nostra comprensió de com es distribueixen les estrelles i com es mouen a través de la nostra galàxia.”

Els resultats obtinguts fins ara són realment espectaculars. La comparació amb l’anterior missió cartogràfica de l’ESA, la missió Hipparcos, és necessaria per veure el gran salt endavant que s’ha fet amb Gaia. Aquest nou catàleg és dues vegades més precís i conté gairebé 20 vegades tantes estrelles com la referència definitiva per a l’astrometria anterior, el catàleg Hipparcos.

“Amb Hipparcos, només es van poder analitzar l’estructura 3D i la dinàmica de les estrelles de les Híades, el cúmul obert més proper al Sol, i mesurar distàncies d’uns 80 grups de fins a 1600 anys llum de nosaltres“, diu Antonella Vallenari de l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) i l’Observatori Astronòmic de Pàdua, Itàlia.

“Però amb les primeres dades de Gaia, ara és possible mesurar les distàncies i els moviments de les estrelles en uns 400 grups de fins a 4800 anys llum de distància“.

Les Híades són un cúmul que forma part de la constel·lació de Taure situat a uns 150 anys llum de distància. El vídeo mostra la posició exacta de cada estel del grup i les velocitats, tot a partir de les dades conjuntes d’Hipparcos i Gaia.

En el nou catàleg estel·lar hi ha 3194 variables, des quals  386 són noves. D’aquests moltes són Cefeids i RR Lyrae, variables que són molts útils com a indicadors de distàncies còsmiques. En aquest sentit s’ha estudiat especialment el Gran Núvol de Magalhães i s’han mesurat paral·laxi i variacions de brillantors estel·lars. En un futur pròxim la distància a aquesta galàxia nana es recalibrarà en comparar els dos mètodes de càlcul de distància. Aquest fet permetrà conéixer amb una gran precisió la distància a les galàxies properes.

A partir d’avui, doncs, tota la comunitat d’astrònoms tenen lliure accés a les dades. Aquestes permetran fer avançar el coneixement de l’evolució estel·lar així com la història de la Via Làctia. Però també permetrà conéixer, a causa de la informació de la posició i moviment de tants estels, la distribució i potser la natura de la matèria fosca.

Hi ha feina a fer. En continuarem parlant.

Imatges: ESA/Gaia/DPAC. Agraïments a A. Moitinho & M. Barros (CENTRA – University of Lisbon), on behalf of DPAC

Era aquella nau de l’Agència Espacial Europea que es llançà el 19 de desembre de 2013 amb l’objectiu de  clarificar l’origen i evolució de la nostra galàxia. Per a aconseguir-ho, Gaia havia d’obtindre un mapa 3D molt precís d’uns mil milions d’estrelles, que per a que estiga més clar, equival al 1% d’estrelles que es calcula que té la Via Làctia. Gràcies a aquesta missió podrem per fi respondre a preguntes sobre com es va formar la galàxia, quina forma té, el paper de la matèria fosca a l’Univers, com evolucionen les estrelles i molts altres interrogants. Un equip de científics i enginyers de la Universitat de Barcelona i d’altres centres científics de Catalunya ha contribuït de manera important en aquesta missió. Tots ells són membres de l’Institut de Ciències del Cosmos de la UB (ICCUB) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

A més a més una amiga, la periodista Anna Boluda, va treballar en la missió al costat de l’equip de científics de la Universitat de Barcelona. A la web de la missió podeu veure els seus cinc vídeos magnífics que ha dirigit i que expliquen de manera ben didàctica els objectius, la tecnologia implicada, els científics responsables i les empreses que han superat els reptes tecnològics necessaris per aconseguir-ho.

Doncs bé, dos anys i mig després, la comunitat Gaia ja està llesta per donar a conéixer els primers resultats de la missió. I ho farà públicament, amb roda de premsa i accés directe dels periodistes als investigadors.

Això serà el pròxim dimecres 14 de setembre a l’Aula Magna Enric Casassas de la Facultat de Física de la Universitat de Barcelona. Us pose la nota de premsa per si hi algun periodista interessat en la bona ciència que fem a casa nostra.

Barcelona, 12 de setembre de 2016.

El dimecres 14 de setembre, l’Agència Espacial Europea (ESA) farà públiques les primeres dades de la missió Gaia, una missió astromètrica que té com a objectiu crear el mapa d’estrelles més precís de la nostra galàxia, la Via Làctia. La primera publicació conté dades de més de mil milions d’estrelles, i detalla la posició 3D per a dos milions d’estrelles. Aquest és un pas de gegant per construir el mapa de l’Univers.

El mateix dia, l’equip de l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB), adscrit a l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), que participa en aquesta missió, ha programat un acte obert al públic a la Facultat de Física de la Universitat de Barcelona. En aquest acte s’explicarà quin és l’estat actual de la missió i quina participació hi té l’equip de l’ICCUB (UB-IEEC). Finalment, es connectarà en directe amb l’acte de presentació de les dades que tindrà lloc al Centre d’Astronomia Espacial Europeu (ESAC), a Villanueva de la Cañada (Madrid).

Missió Gaia 

El satèl·lit Gaia, inaugurat el desembre del 2013, està destinat a crear el mapa més precís de la Via Làctia. Amb mesures exactes de les posicions i els moviments dels estels de la Via Làctia, respondrà a moltes de les preguntes sobre els orígens i l’evolució de la nostra galàxia.

En els primers dos anys d’operacions, Gaia ha obtingut 500.000 milions d’imatges individuals i 110.000 milions d’espectres, xifres que superen tot el que s’havia arribat a observar al llarg dels segles.

Les dades que es presenten el dia 14 contenen, entre d’altres, posicions tridimensionals i moviments bidimensionals d’estrelles, i mostren que les mesures de Gaia són tan precises com s’havia esperat, fet que facilita el camí per crear el mapa complet d’un milió d’estrelles de la galàxia, que es farà públic a finals del 2017.

Participació de l’equip de Barcelona

L’equip de l’ICCUB (UB-IEEC) ha participat en la missió Gaia des dels seus inicis, amb un paper molt destacat: va contribuir al disseny científic i tecnològic del projecte, així com al prototip de la base de dades, i ha liderat la producció de dades simulades durant la fase de preparació de la missió.

Pel que fa a les primeres dades que ara es presenten, l’equip de Barcelona lidera el grup que treballa en l’elaboració de l’arxiu de la missió. També s’encarrega d’executar el procés inicial de tractament de les dades que arriben diàriament del satèl·lit, primer pas per obtenir resultats d’ús científic com les que ara es fan públiques. El grup és responsable del procés d’emparellament de les diverses observacions d’una mateixa estrella i col·labora en el calibratge de les lluminositats de les estrelles.

També cal remarcar que Barcelona és la seu d’un dels centres de processament de dades de la missió, en el qual hi ha el Consorci de Serveis Universitaris de Catalunya (CSUC) i el Barcelona Supercomputing Center (BSC). Aquest centre proporciona els recursos per executar part de les operacions durant tota la missió i ja va ser imprescindible en les tasques preparatòries i de verificació, així com en les simulacions de dades que es van dur a terme.

L’equip Gaia-ICCUB/IEEC, format per una vintena de científics i enginyers, està integrat en el Consorci per al Processament i l’Anàlisi de Dades (DPAC, per les seves sigles en anglès), que integra més de 400 persones d’una vintena de països europeus.

Programa de l’acte:

11.45  Obertura de l’acte (Dra. Francesca Figueras)
11.50  Els dos primers anys de la missió Gaia (Dra. Mercè Romero Gómez)
12.00  Participació de l’equip Gaia-Barcelona a la missió (Dr. Jordi Portell)
12.10  L’arxiu de Gaia, contingut (Dr. Josep Manel Carrasco)
12.20  Connexió en directe amb ESAC (Dra. Carme Jordi)
12.30  Torn obert de preguntes
12.45  Clausura de l’acte, primeres imatges en 3D de l’entorn solar

Més informació en la web de Gaia en la Universitat de Barcelona. Gaia Data Release 1

Doncs sí. Els remors del descobriment d’un planeta al voltant de l’estel més pròxim, i que circulaven des de fa una setmana per la xarxa, han resultat ser certs.

Avui s’ha anunciat oficialment a la revista Nature (article original ací) que l’estel Proxima Centauri, l’estel més pròxim a la Terra, té un planeta al seu voltant. L’objecte, de nom Proxima b, ha estat descobert per un equip internacional d’astrònoms liderats pel català Guillem Anglada-Escudé, primer autor de l´article i investigador de la Universitat Queen Mary de Londres.

La troballa estaria relacionada amb el projecte Pale Red Dot, una iniciativa destinada a trobar planetes extrasolars al voltant de Pròxima Centauri.  Ha estat el resultat de 16 anys de mesures utilitzant diversos instruments i telescopis del Observatori Europeu Austral situats a Xile com ara  l’espectrograf HARPS (High Accuracy Radial velocity Planet Searcher) del telescopi de 3,6 metres de La Silla i l’espectrograf UVES (Ultraviolet and Visual Echelle Spectrograph) del telescopio VLT i amb l’ús de la tècnica de la velocitat radial. L’estel Proxima Centauri es mou de manera quasi imperceptible, però detectable per aquests sofisticats instruments, sota l’atracció gravitatòria del planeta. L’anàlisi estadística per demostrar que el senyal és real, i no un fals positiu, és realment important con es pot veure al final de l’article.

(Aquest vídeo conté un error. En el moment 0:54 l’animació representa el mètode de la velocitat radial de manera incorrecta. Punxant sobre aquesta línia podreu veure la representació correcta. Nota de Nature. 25 d’agost 2016).

Proxima b és, podem afirmar-ho per tant, un planeta real amb una massa mínima de 1,27 masses terrestres (un 27% més massiu que la Terra), un període orbital d’11,186 dies (el seu any dura uns 11,2 dies) i situat a un 7,5 milions de quilòmetres de la seua estrella, el nan roig Proxima Centauri.

En comparació, Mercuri gira al voltant del Sol en 88 dies.

Semblen molt pocs dies per a un planeta interessant des del punt de vista biològic, però cal recordar que el nou planeta gira al voltant d’un nan roig,  molt més petit que el Sol i, per tant, també més fred. Així que Proxima b orbita en la zona habitable de la seua estrella. La zona habitable es defineix com el rang de distàncies a una estrella, on no fa ni massa fred ni massa calor i que, en conseqüència, un planeta situat en aquesta zona puga mantindre aigua líquida en la superfície, tot esperant l’existència d’una atmosfera. Aquesta definició ve a ser una manera burda, i de moment única, de classificar planetes amb possibilitat d’albergar vida tal com la coneixem, encara que siga microscòpica.

Aquest no és el primer planeta extrasolar habitable de tipus terrestre que es detecta però sí “el potencial anàleg de la Terra més pròxim”, comenta Guillem Anglada-Escudé a la Vanguardia.

També s’han realitzat estudis fotomètrics tot tractant de detectar un trànsit del planeta sobre l’estrella, de la mateixa forma com fa la missió Kepler. Si una estrella té un planeta i aquest passa per davant del disc estel·lar vist des de la Terra, el que s’anomena un trànsit, es produirà una petita baixada de la seua brillantor. L’observació fotomètrica de Proxima Centauri no ha descobert cap baixada significativa de brillantor. No ha trànsits, sembla.

Una llàstima. No es pot tindre tot. El pas de Proxima b sobre el disc de Proxima Centauri haguera estat essencial per determinar el diàmetre del planeta i la possible existència d’una atmosfera. En no conéixer el diàmetre no podem dir res de moment sobre la seua densitat. Tanmateix altres estudis suggereixen que Proxima b seria un planeta rocós.

També sembla que podria existir algun altre planeta amb un període al voltant de 80 dies però l’anàlisi estadística no és concloent.

Respecte a l’habitabilitat del planeta descobert cal tenir en compte que l’estrella Proxima Centauri emet gran quantitat de radiació ultraviolada i radiació X que pot ser unes 400 vegades la que rep la Terra del Sol. Sense la presència d’un fort camp magnètic que el protegesca, malgrat trobar-se en la zona d’habitabilitat, el planeta tindrà moltes dificultats per mantindre una biosfera. A la pàgina web del projecte s’hi pot trobar un extens informe en català sobre l’interessant problema de l’habitabilitat de Proxima b.

Com ja he dit a la Vanguardia que m’han preguntat sobre el descobriment:

“Després del descobriment de les ones gravitatòries, aquesta és la notícia astronòmica de l’any“, subratlla Enric Marco, astrònom de la Universitat de València que no ha participat en l’estudi. L’expert assegura que la troballa marcarà l’agenda de l’astronomia i l’astrobiologia dels propers anys.

Així doncs, d’aquest petit planeta que gira al voltant de la nostra petita veïna estel·lar Proxima Centauri en parlarem molt en els pròxims anys.

Més informació: El día que la humanidad descubrió un planeta habitable alrededor de la estrella más cercana. ¡Hola, Próxima b!. Eureka.

Imatges:

1.- Imatge artística d’una vista de la superfície del planeta Proxima b que orbita l’estel nan vermell Proxima Centauri, l’estel més proper al Sistema Solar. L’estrella doble Alfa Centauri AB també apareix en la imatge. Pale Red Dot.
2.- Comparació de la zona d’habitabilitat del Sistema Solar i de la del sistema de Proxima Centauri. Pale Red Dot.
3.- Periodograma dels desplaçaments Doppler on es veu el pic en el període d’11,2 dies. FAP és l’acrònim de la funció estadística Probabilitat de Falsa Alarma, és a dir, la probabilitat que el senyal observat siga fals. En la gràfica es veu com és d’insignificant. De l’article.
4.- Moviment de Propera Centauri apropant-se i allunyant-se de la Terra. A vegades Propera Centauri s’està acostant a la Terra a uns 5 quilòmetres per hora – el ritme normal de la marxa humana – i , d’altres retrocedeix a la mateix velocitat. Aquest patró regular de canvi de velocitats radials es repeteix amb un període de 11,2 dies. Una anàlisi acurada dels petits desplaçaments Doppler resultants indiquen la presència d’un planeta amb una massa d’almenys 1,3 vegades la de la Terra, en òrbita a uns 7,5 milions de quilòmetres de Proxima Centauri. Pale Red Dot.
5.- Vista artística de Proxima b des de l’espai. Ricardo Ramirez, Nature.

En astronomia sembla que últimament no saben guardar els secrets. Segons contà la revista alemanya Siegel el passat 16 d’agost, els astrònoms del consorci de l’Observatori Europeu Austral estan a punt de revelar l’existència d’un suposat planeta al voltant de Pròxima Centauri, l’estrella més pròxima al nostre sistema solar. L’estrella, situada a uns 4,2 anys llum de distància i pertanyent a la constel·lació del Centaure, és observable més fàcilment des del hemisferi sud.

És norma de la ciència no divulgar cap descobriment abans que estiguen publicats els resultats en una revista científica havent passat els rigorosos controls de revisió. Però algú se n’ha anat de la llengua i la revista Spiegel assegura que el descobriment es farà públic a final de mes. Caldrà esperar, doncs, per veure que hi ha de cert en tot això.

Si tot això es confirma finalment, el fet seria extraordinari, quasi comparable a l’anunci de l’existència de les ones gravitatòries el passat febrer.

Pròxima Centauri comparteix moviment al cel amb la parella d’estrelles Alfa Centauri A i Alfa Centauri B que formen un sistema doble. La nostra estrella es troba separada de les altres dues a uns 2º de distància en el cel (quatre vegades el diàmetre de la Lluna plena) i, per això, no és clar si hi està en òrbita al seu voltant o si senzillament comparteix el moviment i la situació propera a l’espai és a causa del fet que les tres estrelles es van originar en el mateix cúmul estel·lar fa milers de milions d’anys.

Pròxima Centauri és un estel nan roig molt més petit que el nostre Sol. Té només un poc més del 10% de la massa d’aquest i 10% del seu radi mentre que l’edat és semblant a la de la nostra estrella.

Daniel Marín, en el seu magnífic blog Eureka, ens revela com podria ser el planeta suposadament descobert. Sembla que la troballa estaria relacionada amb el projecte Pale Red Dot, una iniciativa destinada a trobar planetes extrasolars al voltant de Pròxima Centauri utilitzant diversos telescopis i amb l’ús de la tècnica de la velocitat radial.

Els astrònoms del Pale Red Dot han estat donant pistes els darrers mesos de com seria el suposat planeta al voltant de Pròxima Centauri. El període orbital del planeta, el seu “any”, seria només d’unes desenes de dies. En comparació, Mercuri gira al voltant del Sol en 88 dies.

Semblen molt pocs dies per a un planeta interessant des del punt de vista biològic, però cal recordar que el suposat nou planeta giraria al voltant d’un nan roig, que com he dit abans és molt més petit que el Sol i, per tant, també més fred. Així que el planeta podria estar perfectament orbitant en la zona habitable de la seua estrella. La zona habitable es defineix com el rang de distàncies des d’una estrella on l’aigua líquida podria acumular-se en la superfície d’un planeta en òrbita i ve a ser una manera burda, i de moment única, de classificar planetes amb possibilitat d’albergar vida, encara que siga microscòpica.

Si l’existència del planeta es confirma en els pròxims dies, aquest serà segurament un planeta tipus terrestre, donada la proximitat a l’estrella i que les observacions antigues de l’estel descarten planetes més grans de 3 masses terrestres en la zona habitable.

Bé, caldrà esperar. Si tot això és veritat i no una serp d’estiu tindrem un gran descobriment científic. Un planeta a la cantonada, segurament el punt màxim d’atenció del futur telescopi espacial James Webb que es llançarà a l’espai el 2018. Amb un planeta tan pròxim si que es podria estudiar “fàcilment” la seua atmosfera i alimentaria la recerca de traçadors biològics per esbrinar l’existència de vida extraterrestre.

I que contents estaran els impulsors del projecte ‘Starshot‘, que tant vaig criticar fa uns mesos i del qual Vilaweb se’n va fer ressò.

Esperem uns dies per veure si tot es confirma o només són “bufes de pato“.

Imatges:

Un estudi de la Universitat demostra que quasi la meitat dels exoplanetes coneguts tenen una gravetat similar a la de la Terra. Mentre els científics cerquen el perquè d’aquesta similitud gravitatòria, la notícia està saltant a les xarxes i als mitjans de divulgació pel recolzament que dóna la nova dada a la ciència ficció. Passejar pel planeta Takodana com si es tractara de Hollywood Boulevard, tal com va fer Harrison Ford en ‘El Despertar de la Força’, no sembla ja una idea tan absurda.

Investigadors de l’Observatori Astronòmic de la Universitat de València, en el Parc Científic, han publicat un estudi en la revista ‘Astrobiology’ que demostra que quasi la meitat dels exoplanetes coneguts –planetes que es troben en altres sistemes solars– tenen una gravetat similar a la de la Terra.

L’estudi fa un càlcul de la velocitat d’acceleració que tindria un objecte deixat caure sobre diferents cossos del Sistema Solar i de gran nombre d’exoplanetes. Aquesta acceleració depèn del valor de la gravetat en la superfície de cada astre, valor que és calculat a partir de la massa i del radi mesurats per a cada planeta. En la superfície de la Terra aquesta acceleració val g = 9,8 m/s².

L’article publicat en ‘Astrobiology’ distingeix tres famílies diferents de planetes: cossos de massa menor que la de la Terra, per als quals la gravetat superficial augmenta com l’arrel quadrada de la seua massa; gegants gasosos amb masses majors a 300 vegades la massa terrestre, on la gravetat superficial és directament proporcional a la massa del planeta; i una regió intermèdia, entre 1 i 300 vegades la massa de la Terra, amb gravetat superficial pràcticament constant i molt similar a la terrestre, on es troben les superterres i els neptuns –cossos amb un nucli rocós important on l’atmosfera comença a tenir un pes significatiu en la massa planetària. La Terra, segons l’estudi, es troba just en la zona de transició a aquesta tercera família de planetes, la qual cosa la converteix, curiosament, en el membre més petit possible de la família de les superterres.

El treball aporta noves dades a l’astrobiologia –la gravetat és un factor limitant en el creixement dels organismes– i ofereix un resultat sorprenent sobre el qual els científics no poden encara trobar explicació. “Desconeixem les causes que provoquen aqueixa similitud gravitatòria, ja que encara no existeixen models que la justifiquen”, assegura Fernando J. Ballesteros, cap d’Instrumentació de l’Observatori Astronòmic, que ha dirigit la recerca.

I mentre els científics cerquen el perquè d’aquesta similitud gravitatòria, la notícia està saltant a les xarxes i als mitjans de divulgació pel recolzament que dóna la nova dada a la cinematografia de ciència ficció, gènere bastant reprovat en aquest aspecte pel fet d’oferir representacions fantasioses i lleugerament resoltes de la gravetat en planetes diferents a la Terra. Així ocorre especialment en space operes com ‘La Guerra de les Galàxies’, on els personatges visiten planetes diferents sense que s’aprecien canvis en la gravetat; un fins avui ‘presumpte error’ però, en certa manera, una concessió cinematogràfica.

No obstant açò, després dels resultats d’aquest estudi que està cridant l’atenció dels mitjans de divulgació científica, passejar-se pel planeta Takodana com si es tractara de Hollywood Boulevard, tal com va fer Harrison Ford en ‘El Despertar de la Força’, podria no haver sigut una idea tan absurda.

Referència de l’article: “Walking on Exoplanets: Is Star Wars Right?” (Astrobiology 16 n. 5, 2016 (doi: 10.1089/ast.2016.1475).

Més informació: http://online.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2016.1475
A partir de la nota de premsa de la Universitat de València.

Figures:

1.- Fernando Ballesteros sobre la Lluna.
2.- Gràfic on es troben classificats els exoplanetes depenent de la seua acceleració superficial o gravetat.
3.- Luke Skywalker en Tatooine. El planeta amb dos sols. Star Wars.

L’octubre passat parlava de l’estel KIC 8462852 i de l’estranya forma de la seua corba de llum. La nau Kepler de la NASA ha estat observant aquest estel de la constel·lació de Cigne durant quatre anys i, durant aquest temps, les dades mostren dos episodis de baixada de lluminositat, el primer d’un 15%, i el següent, amb nombrosos pics fins a un 22%. L’existència d’un planeta gegant de la grandària de Júpiter o major al voltant de l’estel només explicaria una baixada d’un 1% de la lluminositat estel·lar. Per tant…

Qué pot fer baixar la llum d’un estel un 22%?

Com s’explica al post Qué hi ha al voltant de l’estel KIC 8462852? d’octubre passat, l’estel no és variable ni sembla probable l’existència al seu voltant d’un disc protoplanetari, així com d’altres explicacions naturals. Totes elles impliquen l’emissió d’un excés de radiació infraroja que no ha estat observada des de la Terra.

És per això que un grup d’astrònoms va pensar en alternatives per donar llum a l’estrany comportament de l’estel KIC 8462852. Una megaestructura artificial del tipus esfera de Dyson a mitjan fer podria explicar les observacions. Una mena de coberta grandiosa per recollir gran part de l’energia de l’estel central per alimentar una civilització extraterrestre superavançada. L’astrònom Jason T Wright (1 i 2) i d’altres van proposar aquesta solució i demanaven que els radiotelescopis del projecte SETI, de cerca de civilitzacions extraterrestres, s’encararen cap a l’estrany objecte per veure si es detectava algun senyal clarament artificial.

Aquests darrers dos mesos, l’activitat observacional vers aquest objecte celeste ha estat intensa. En pocs dies els radiotelescopis disponibles de l’Allen Telescope Array en Califòrnia s’encaren cap a l’estel KIC 8462852 però no observaren res d’especial en aquest estel de magnitud 11.7 i situat a uns 1400 anys-llum de distància.

Però, potser l’estratègia de recerca de senyals estava equivocada. Comença a ser possible en entorns pròxims a la Terra la utilització de senyals làsers per a comunicació entre naus o entres naus interplanetàries i l’estació de control terrestre. Ja s’han fet diversos experiments amb èxit amb les sondes Lunar Reconnaissance Orbiter, MESSENGER i Galileo. Així com els senyals de ràdio són omnidireccionals, els làsers poden enviar-se de manera dirigida cap a un objectiu concret. I a més a més, en estar la llum del làser en el rang del visible, un telescopi serà suficient per veure el senyal.

Per això, era una bona idea tractar de cercar emissions làser en forma de polsos de variació ràpida provinents de l’estel. La gran variabilitat indicaria la presència de senyals intel·ligents que caldria desxifrar. Durant sis nits entre el 29 d’octubre i el 28 de novembre de 2015, un grup d’astrònoms de SETI van cercar polsos tan curts com d’una bilionèsima part d’un segon a l’Observatori òptic SETI de Boquete al Panamà, amb l’us d’un telescopi newtonià de 0,5 metres de diàmetre. Encara que semble un telescopi petit per a la feina proposada, aquest utilitza un mètode de detecció especial que té una major sensibilitat als senyals de polsos. Si alguns hipotètics extraterrestres hagueren enviat polsos làser de manera intencionada en l’espectre visible en direcció a la Terra, aquest observatori en Boquete podria haver-los facilment detectat sempre que excediren el límit mínim detectable de l’observatori.

Els astrònoms han calculat com seria possible enviar un senyal dirigit cap a la Terra amb una despesa energètica menyspreable.

Tanmateix Douglas Vakoch, president del SETI International i coautor de l’article enviat a la revista Astrophysical Journal Letters “No hem trobat proves d’una civilització avançada que envie senyals làser de manera intencionada cap a la Terra” i per tant “La hipòtesi d’una megaestructura al voltant de l’estel KIC 8462852 està perdent molts punts ràpidament”.

Descartada la hipòtesi d’una estructura artificial per explicar l’estranya forma de la corba de llum de l’estel, els astrònoms han retornat a la més prosaica idea dels cometes. Un gran núvol de cometes situat en una òrbita molt excèntrica podria ser la clau del problema. L’empenta gravitatòria d’una estrella propera podria haver causat que cometes situats al núvol d’Oort de l’estrella es dirigiren cap al sistema estel·lar interior. De fet existeix un estel nan roig situat a només 132000 milions de quilòmetres (885 ua). Però tot açò encara s’ha de confirmar.

Continuem vigilant aquest sistema que encara ens donarà sorpreses.

L’article que han enviat a publicar a la revista Astrophysical Journal Letters

Imatges:

1.- Megaestructura extraterrestre al voltant d’un estel.
2.- Corba de llum de l’estel KIC 8462852
3.- Una vista del Allen Telescope Array, del Institut SETI en el Hat Creek Observatory, Califòrnia. SETI Institute.
4.- L’Observatori òptic SETI de Boquete al Panamà. SETI International.

KIC 8462852 seria el nom d’un estel a la constel·lació del Cigne ben normal si no fos que les dades de la nau de recerca d’exoplanetes Kepler mostren una anomalia estranya, encara no compresa pels astrònoms. Alguns però s’han afanyat a proposar l’existència d’una megaestructura artificial extraterrestre al voltant de l’estel.

Kepler és una sonda enviada a l’espai l’any 2009 especialitzada en detectar planetes al voltant d’estels llunyans. El mètode de detecció és ben senzill. Quan un planeta passe per davant de la seua estrella, Kepler notarà una lleguera baixada de brillantor. Aquesta baixada de lluminositat serà major quan més gran siga el planeta però sempre serà molt petita. Per exemple, per a un suposat observador llunyà del Sol, Júpiter, el més gran dels planetes del sistema solar, produeix una minva de llum del Sol de només un 1% quan transita per davant de la nostra estrella.

Amb aquest mètode dels trànsits Kepler ha aconseguit detectar més de 1000 planetes extrasolars. Com s’observa ací dalt, les baixades de flux lluminós en les gràfiques (les corbes de llum) causades pels planetes en transitar l’objecte davant de l’estel són sempre molt petites. A més a més, aquest trànsit es repeteix regularment i, d’aquesta manera es pot determinar el seu període orbital.

Però qué passa quan la baixada de brillantor observada és d’un 20%? I a més a més amb pics irregulars que no mostren cap patró? Doncs, que senzillament no es té ni la més mínima idea…

Kepler té el proposit d’observar uns 100 000 estels d’una zona molt petita del cel, situada entre les constel·lacions del Cigne i Lira. És clar que l’observació de variacions petitíssimes de flux a la recerca de suposats planetes s’ha de fer de manera automàtica. Les estrelles sospitoses de tenir planetes són estudiades després per astrònoms experts.Tanmateix totes les estrelles són observades per humans per trobar comportaments estranys, aprofitant l’extraordinària capacitat de la visió humana per detectar patrons i regularitat molt millor que el que fa un ordinador (però no tan ràpid). Mitjançant el programa de ciència ciutadana Planet Hunters,  milers de voluntaris estan ajudant a descobrir nous mons.

Precisament aquests voluntaris avisaren de l’estrany comportament de l’estel KIC 8462852. Durant els quatre anys d’observació ha mostrat dos episodis de baixada de lluminositat, el primer d’un 15%, i el següent, amb nombrosos pics fins a un 22%.

Qué pot fer baixar la llum d’un estel un 22%?

El primer que es podria pensar és que KIC 8462852 és un estel variable, que intrínsecament brilla més o menys al llarg del temps. Però resulta que és una estrella una mica més gran i brillant que el Sol i, situada com aquest, en la seqüència principal, una zona estable de la vida de les estrelles. Per la mateixa raó també s’ha descartat que un disc de pols i residus orbite aquest estrany objecte. L’estel és massa vell per a tindre encara un disc de formació planetària al seu voltant.

També s’ha proposat un xoc catastròfic entre planetes ja formats que ha creat un disc de residus però aquest emetria llum en l’infraroig i aquest excés de radiació infraroja no s’ha observat.

Rebutjades aquestes i d’altres hipòtesis per explicar l’estranya corba de llum de KIC 8462852 els autors pensen que un gran núvol de cometes situats en una òrbita molt excèntrica podria ser la clau del problema. L’empenta gravitatòria d’una estrella propera podria haver causat que cometes situats al núvol d’Oort de l’estrella es dirigiren cap al sistema estel·lar interior. De fet existeix un estel nan roig situat a només 132000 milions de quilòmetres (885 ua). Aquesta explicació no ha convençut els experts ja que caldria una quantitat immensa de cometes per tapar un 22% la llum de KIC 8462852.

En qué ens quedem, doncs? De moment només amb hipòtesis que no expliquen res.

Per això s’estan explorant altres possibilitats. Una megaestructura artificial del tipus esfera de Dyson a mitjan fer podria explicar les observacions. Una mena de coberta grandiosa per recollir gran part de l’energia de l’estel central per alimentar una civilització extraterrestre superavançada. L’astrònom Jason T Wright (1 i 2) i d’altres han proposat aquesta solució i ja demanen que els radiotelescopis del projecte SETI, de cerca de civilitzacions extraterrestres, s’encaren cap a l’estrany objecte per veure si es detecta algun senyal clarament artificial.

Però com diu Daniel Closa a Centpeus, tot i que aquesta seria una explicació, estaria al final del tot de la llista de possibilitats ja que, per exemple, no es detecta l’excés de radiació infraroja que esperaríem si fos el cas.

No hem de llançar les campanes al vol per la suposada prova de l’existència d’una civilització extraterrestre. Aquesta excitació que experimentem aquests dies els astrònoms ja l’hem viscuda anteriorment. Els companys Vicent Martínez i Fernando Ballesteros ho han contat magníficament en l’article que publicaren ahir, WOW! ¿Por fin extraterrestres?

I finalment una curiositat.

L’article original Planet Hunters X. KIC 8462852 – Where’s the flux? està signat per nombrosos astronoms que han observat l’objecte des de molts punts de vista, amb instruments diferents i longituds diferents. Cal destacar que el segon membre de l’equip, D. M. LaCourse signa com a Amateur Astronomer (Astronom aficcionat). ¡Quin gran poder tenen les iniciatives de ciència ciutadana per acostar la ciència a la gent i fer-la participar en els grans descobriments!

Imatges:

1.- Estructura artificial al voltant d’un estel. Esfera de Dyson.
2.- Transit Light Curves – Image Courtesy of NASA/JPL
3.- Corba de llum de l’estel KIC_8462852 al llarg de 1580 dies d’observació. Es veuen una baixada de flux al voltant del dia 800 i altres seguides cap al dia 1500. Baix es veuen ampliacions de les baixades. De l’article Planet Hunters X. KIC 8462852 – Where’s the flux?

No hi res més normal que conéixer el temps que farà demà. Ara, un equip de la Universitat de Toronto ha esbrinat també com es formen els núvols, com bufa el vent i quina calor fa en sis mons extraterrestres.

Ja s’estan analitzant de manera detallada els planetes detectats i confirmats per la missió de cerca planetària Kepler (*) de NASA, per estudiar les seues propietats. Si la massa, temperatura, distància a la seua estrella, si és gasós o rocós, etc són les primeres dades que es determinen, alguns investigadors ja han anat una mica més enllà. Ara ja són en condicions de determinar, fins i tot, el tipus de clima i l’oratge diari.

Un equip internacional d’astrofísics de la Universitat de Toronto, York University i Queen’s University de Belfast ha pogut veure variacions diàries de l’oratge en sis planetes mentre mostraven diferents fases d’il·luminació vistes des de la Terra mentre giraren al voltant de les seues estrelles. Les fases observades en aquests planetes són similars a les que presenta la Lluna vistes des la superfície de la Terra.

“Es va determinar el temps atmosfèric que tenen aquests mons alienígenes a partir de la mesura dels canvis que els planetes experimenten quan giren al voltant de les seues estrelles mare, i identificant d’aquesta manera el cicle dia-nit“, va dir Lisa Esteves, una estudiant de doctorat en el departament d’astronomia i astrofísica a la Universitat de Toronto, i primera autora de l’estudi publicat el 12 de maig a la revista científica The Astrophysical Journal.

Com que els planetes estudiats estan ben prop de les seues estrelles, s’ha suposat que giren com la majoria de cossos del sistema solar, de dreta a esquerre, o de l’oest cap a l’est, mirant des de damunt del seu pol nord. Aquest gir determina el règim general de vents que, tal com ocorre en la Terra, circula d’oest a est. Com a conseqüència d’això, els núvols que es formen a l’hemisferi nocturn on la temperatura és més baixa són arrossegats pels vents cap a l’hemisferi diürn matinal on són a poc a poc dispersats i evaporats. D’aquesta manera les vesprades en aquests planetes presenten cels rasos i calorosos.

La figura 2 presenta una visió artística d’un d’aquests mons. A part inferior de la imatge, es veuen les fases visibles per un observador situat a la Terra. D’esquerra a dreta, mostren primer l’hemisferi matutí nuvolós que a mesura que el planeta gira al voltant de l’estrella va mostrant l’hemisferi vespertí lliure de núvols i ben calorós. Aquesta zona il·luminada s’ha detectat amb els sofisticats instruments del Kepler com a un excés de brillantor en la zona diürna del planeta a causa de la llum estel·lar reflectida pels núvols. L’explicació proposada explica bé el comportament de la variació de lluminositat de quatre dels planetes estudiats (Kepler-7b, Kepler-8b, Kepler-12b, i Kepler-41b) ja que aquests planetes no són prou calents per generar calor intern.

Els altres dos planetes restants de l’estudi (Kepler-76b and HAT-P-7b) presenten excés de brillantor vespertina. Sembla que aquests si que semblen tindre prou calor intern per que els vents transporten calor intern cap a l’hemisferi de vesprada, explicant així l’excés de brillantor vespertí observat.

Més informació: The weather on alien worlds: astrophysicists prepare forecasts for planets beyond our solar system. Sean Bettam.

Article original en: Changing Phases of Alien Worlds: Probing Atmospheres of Kepler Planets with High-Precision Photometry publicat en The Astrophysical Journal.

(*) Nota aclaratòria. La missió Kepler semblava morta quan dues rodes de reacció s’espatllaren en maig de 2013. Tanmateix els enginyers de la NASA van aconseguir que continuara apuntant als seus objectius. A hores d’ara, Kepler continua caçant planetes.

Imatges: Dibuixos artístics de com seria un exoplaneta amb núvols de matí i cel ras i calorós a la vesprada (totes les  imatges cortesia de Lisa Esteves).

Estem sols a l’univers? Poc a poc s’està tractant de respondre la pregunta. La recerca de civilitzacions tecnològiques s’ha fet fins ara amb l’observació individual d’estels semblants al nostre Sol o d’estels amb característiques especials. Però l’estudi es pot fer molt més ràpidament si, en lloc de tractar d’escoltar les comunicacions dels extraterrestres, tractem de descobrir la seua “petjada ecològica” a nivell de tota una galàxia.

La idea de la recerca de senyals passius d’una civilització alienígena ja va ser proposada fa molts anys per Freeman Dyson,, en la proposta d’esfera de Dyson: s’ha d’esperar que, al cap d’uns pocs milers d’anys de la seua entrada en l’etapa de desenvolupament industrial, les espècies intel·ligents s’haurien de trobar ocupant una biosfera artificial que envolte per complet la seva estrella mare.

És a dir que les suposades civilitzacions anirien aprofitant els recursos de les seues estrelles per als seus propòsits tecnològics. Però el que no podran evitar és que la seua tecnologia, per avançada que siga, emeta calor. I aquest calor radiarà en forma d’ones infraroges que podran ser detectades des de la Terra.

Aquesta idea té l’inconvenient que és difícil distingir l’origen últim d’aquest calor residual ja que podria provindre de fonts naturals i no de cap tecnologia avançada.

Fa uns dies un equip del Centre d’Exoplanetes i Mons Habitables de la Universitat Penn State donava a conéixer un estudi realitzat amb l’observatori orbital WISE de la NASA que observa, precisament en l’infraroig mitjà.  Després d’analitzar 100.000 galàxies del seu catàleg i de cercar senyals de vida extraterrestre altament avançada, no ha aconseguit trobar proves de civilitzacions avançades.

“La idea darrere de la nostra investigació és que si una galàxia sencera haguera sigut colonitzada per una civilització avançada en viatges espacials, l’energia produïda per les tecnologies d’aquesta civilització serien detectables en longituds d’ona de l’infraroig mitjà, exactament la radiació per a la qual va ser dissenyat el satèl·lit WISE amb altres propòsits astronòmics“, afirma  Jason T. Wright, qui va concebre i va dur a terme la investigació.

“Si una civilització avançada en viatges espacials empra grans quantitats d’energia dels estels de la seua galàxia per a alimentar computadores, vols espacials, comunicacions o alguna cosa que encara no podem imaginar, la termodinàmica fonamental ens diu que aquesta energia deu ser radiada en forma de calor a longituds d’ona de l’infraroig mitjà“, afirma Wright. “És la mateixa física bàsica que fa que la teua computadora radie calor mentre està en funcionament“.

Roger Griffith,  autor principal de la investigació, va examinar quasi tot el catàleg de deteccions de WISE – quasi 100 milions d’entrades – cercant objectes que pogueren ser galàxies emetent massa radiació en l’infraroig mitjà. Posteriorment va examinar individualment i va caracteritzar al voltant de 100.000 de les galàxies més prometedores. D’aquestes, van descobrir que unes 50 galàxies tenen un nivell molt alt de radiació infraroja. Ara caldrà fer el més difícil: distingir si es a causa de processos astronòmics normals o si indica la presència d’una civilització altament avançada.

En qualsevol cas, el resultat de la no detecció de galàxies òbviament plenes d’alienígenes és interessant. “El nostre resultat significa que, de les 100.000 galàxies que WISE va poder observar amb suficient detall, cap d’elles està extensament habitada per una civilització alienígena que empre gran part de la llum dels estels de la seua galàxia per als seus propòsits. Açò és interessant perquè aquestes galàxies tenen milers de milions d’anys d’edat, per la qual cosa han tingut temps suficient per a estar plenes de civilitzacions alienígenes, si és que existeixen. O bé no existeixen o no empren tanta energia que ens permeta reconèixer-les“, afirma Wright.

Article original: The Ĝ Infrared Search for Extraterrestrial Civilizations with Large Energy Supplies. III. The Reddest Extended Sources in WISE. Roger L. Griffith, Jason T. Wright, Jessica Maldonado, Matthew S. Povich, Steinn Sigurđsson, and Brendan Mullan. The Astrophysical Journal Supplement Series Volume 217 Number 2.

Imatge 1: Emissió en l’infraroig mitjà de la gran galàxia Andròmeda, tal com va ser observada pel telescopi espacial WISE de NASA. El color taronja representa l’emissió causada pel calor dels estels que s’estan format en els braços espirals de la galàxia. NASA/JPL-Caltech/WISE Team.

Imatge 2: Visió artística de la missió WISE.

Imatge 3: Diagrama d’una esfera de Dyson d’una unitat astronòmica de radi centrada en el Sol. Wikipedia Commons.

La troballa continuada de planetes al voltant d’estels llunyans ha situat la Terra en el lloc que li pertoca en l’evolució estel·lar. El nostre planeta no seria més que un d’entre tants en l’oceà còsmic. Però, aquests dies, el descobriment, per primera vegada, de molècules orgàniques complexes al voltant d’un estel acabat de nàixer és un pas més per reafirmar-nos en la idea que l’existència de la vida en el nostre planeta pot ser conseqüència directa de l’evolució estel·lar. En definitiva, que, nosaltres, finalment. som pols d’estels, fills de les estrelles.

Aquestes molècules complexes, components essencials per a la construcció de la vida, s’han trobat en el disc protoplanetari que gira al voltant d’un estel jove. D’aquest disc de residus sobrants de la formació de l’estel central potser ja s’estan formant els futurs planetes del sistema estel·lar tal com passà al nostre sistema solar fa un 4500 milions d’anys.

El conjunt de radiotelescopis ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) situat al nord de Xile ha fet possible aquest descobriment en poder captar les dèbils ones de ràdio que emeten les molècules complexes estudiades. Aquest fet confirma que les condicions que van donar lloc al naixement de la Terra i el Sol no són úniques en l’univers. Els resultats es publiquen en el número d’avui de la revista Nature.

ALMA va estudiar l’estel jove MWC 480, un estel amb només un milió d’anys d’existència. En comparació, el Sol té uns 5.000 milions d’anys. El disc protoplanetari que envolta aquest estel conté grans quantitats d’acetonitril també anomenat cianur de metil (CH₃CN), una molècula complexa basada en el carboni. Però les quantitats trobades no són poques ja que es calcula que hi ha suficient cianur de metil al voltant de MWC 480 com per a omplir tots els oceans de la Terra.

Tant aquesta molècula com el seu parent més simple, el molt tòxic àcid cianhídric (HCN), van ser trobats en els fredes vores del disc de residus acabat de formar al voltant de l’estel. La regió on s’hi situarien aquestes molècules complexes seria l’anàloga a la del cinturó de Kuiper — la zona de Plutó, el regne dels planetesimals gelats i dels cometes en el nostre Sistema Solar, més enllà de Neptú.

I és que el cinturó de Kuiper conté una gran quantitat de cometes que encara conserven, des del temps en què es van formar els planetes, la informació original de la química primerenca del Sistema Solar. Es creu que els cometes i els asteroides del Sistema Solar exterior van enriquir al jove planeta Terra amb aigua i molècules orgàniques, ajudant a preparar l’etapa en la qual es desenvoluparia la vida primigènia. Per aquesta raó és tan important estudiar de prop els cometes i els seus gels per esbrinar l’origen dels oceans de la Terra i la seua contribució a l’origen de la vida.

“Els estudis de cometes i asteroides mostren que la nebulosa solar que va generar al Sol i els planetes era rica en aigua i compostos orgànics complexos“, assenyala Karin Öberg, astrònoma del Centre Harvard-Smithsonian d’Astrofísica de Cambridge, Massachusetts (EUA) i autora principal del nou article.

“Ara tenim encara més evidències que aquesta mateixa química existeix en altres parts de l’univers, en les regions que podrien formar sistemes estel·lars no gaire diferents al nostre“. Öberg assenyala que açò resulta especialment interessant, atès que les molècules que es troben en MWC 480 també es troben en concentracions similars en els cometes estudiats de ben a prop en el nostre Sistema Solar.

L’estel MWC 480, que té aproximadament dues vegades la massa del Sol, està a uns 455 anys llum, en la regió de formació estel·lar de Taure. El seu disc circumdant està en les primeres etapes de desenvolupament — és a dir, fa poc que ha començat a condensar-se a partir d’una freda i fosca nebulosa de gas i pols.

Amb ALMA i amb altres telescopis s’han arribat també a detectar signes evident de formació de planetes en el disc encara que caldrà fer observacions de major resolució per confirmar-ho.

Des de fa temps, els astrònoms saben que els foscos i freds núvols interestel·lars, on es formen els estels, són eficients fàbriques de molècules orgàniques complexes, incloent-hi un grup de molècules conegudes com a cianurs. Els cianurs i, en concret, el cianur de metil, són importants perquè contenen enllaços carboni–nitrogen: aquests enllaços són essencials per a la formació dels aminoàcids, són la base per a la creació de les proteïnes i constitueixen els components essencials per a la construcció de la vida.

No obstant açò, fins ara no estava molt clar si aquestes mateixes molècules orgàniques complexes es formen i sobreviuen de forma habitual en l’ambient energètic d’un sistema solar recentment creat, on els xocs i la radiació poden trencar fàcilment els enllaços químics.

Gràcies a la notable capacitat d’ALMA, els astrònoms han pogut comprovar, en les últimes observacions, que aquestes molècules no solament sobreviuen, sinó que prosperen.

I el més important: les molècules detectades per ALMA són molt més abundants que les trobades en els núvols interestel·lars. Açò revela als astrònoms que els discos protoplanetaris són molt eficients en la formació de molècules orgàniques complexes i que són capaces de formar-les en escales de temps relativament curtes.

Atès que aquest sistema continua evolucionant, els astrònoms especulen que és probable que les molècules orgàniques, protegides i fora de perill a l’interior de cometes i d’altres cossos gelats, siguen transportats a entorns més enriquidors per a la vida, com ara planetes situats en la zona d’habitabilitat del sistema estel·lar.

“Gràcies a l’estudi d’exoplanetes, sabem que el Sistema Solar no és l’únic que té planetes o l’únic que compta amb abundància d’aigua“, conclou Öberg. “Ara sabem que tampoc som únics quant a la nostra química orgànica. Una vegada més, hem après que no som especials. Des del punt de vista de la vida en l’univers, és una bona notícia”.

Nota de premsa original: Descubiertas moléculas orgánicas complejas en un joven sistema estelar.

Imatge: Il·lustració del disc protoplanetari que envolta al jove estel MWC 48. Crèdit: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF).

Dilluns passat dia 4 d’agost, cap a les 16:46 tornàrem a participar en el programa Jelo en verano d’Onda Cero, programa conduït per Arturo Téllez. Com ja vaig dir la setmana passada, la nostra contribució és setmanal, cada dilluns, i en l’espai de vesprada parlem de diversos temes d’actualitat dins del camp de l’astronomia i astronàutica.

El descobriment d’un planeta nou a la constel·lació del Cigne ha estat portada de molts mitjans de comunicació els últimes dies. Es diu que és el primer planeta de grandària terrestre que s’ha descobert en la zona habitable del sistema estel·lar amb l’estrella Kepler-186a. Però hi ha per tant? La missió Kepler va deixar d’esser útil per buscar nous planetes l’any passat. El projecte, però, no ha acabat. Un bon grup d’astrònoms encara rebusquen en els fitxers de dades per confirmar o rebutjar alertes de possibles exoplanetes. Per tant, aquest nou planeta prové dels milions de dades encara per estudiar. Quan una missió tan important com aquesta mor, sempre ens deixa una herència que va creixent cada dia. Avui mateix hi ha 1774 planetes confirmats fora del Sistema Solar, la majoria dels quals provenen de l’observació d’una petita regió del cel a la constel·lació del Cigne, indret on va observar Kepler. Imagineu quants planetes hi haurà si mirem en totes les direccions del cel!

El nou planeta descobert rep el nom Kepler-186f. Això significa que orbita al voltant de l’estel número 186 del catàleg de la missió i que és el cinqué planeta descobert del sistema. Kepler-186a és l’estel, mentre que b,c,d i e són els planetes anteriorment descoberts.

Com tots els de la missió Kepler, Kepler-186f ha estat descobert pel mètode del trànsit (simulació), pel seu pas per davant de l’estel que fa minvar lleugerament la quantitat de llum que arriba al satèl·lit, una cosa com si veiérem passar una mosca per davant d’una bombeta de llum. D’aquest pas se n’ha determinat la gràndaria que ha resultat ser d’un 10% major que la de Terra (Radi Kepler-186f = 1,11 ± 0,14 radi Terra). De moment la massa del planeta és desconeguda però serà segurament rocós.

Kepler-186f orbita a la zona habitable de la seua estrella. La zona habitable es defineix com el rang de distàncies des d’una estrella on l’aigua líquida podria acumular-se en la superfície d’un planeta en òrbita. Mentre que ja s’han descobert planetes a la zona habitable de determinades estrelles, les troballes anteriors són totes de cossos almenys d’un 40 per cent més gran en grandària que la Terra i la comprensió de la seua composició és un repte. Kepler-186f recorda més a la Terra.

L’estel mare de Kepler-186f és una nana roja tipus M amb una temperatura d’uns 3800 K. L’òrbita del planeta (el seu any) és d’uns 112 dies mentre que la distància al seu sol és d’uns 0,36 unitats astronòmiques, una distància semblant a la que es troba Mercuri del nostre Sol.

Les estrelles nans rojos tipus M són molt dèbils. De fet el nou planeta descobert rep un terç de l’energia que la Terra rep del Sol, i està situat més a prop de la vora exterior de la zona habitable. A la superfície de Kepler-186f, la brillantor de la seua estrella en el migdia és  similar a la del nostre Sol una hora abans del capvespre.

No obstant això, “estar a la zona habitable no significa que coneixem que aquest planeta és habitable“, adverteix Thomas Barclay, un científic del Bay Area Environmental Research Institute en Ames, i coautor de l’article del descobriment. “La temperatura al planeta depèn molt de quin tipus d’atmosfera hi ha al planeta. S’hauria de pensar en Kepler-186f més com una Terra-cosina en lloc d’una Terra bessona. Té moltes propietats que s’assemblen a la Terra.”

Després d’aquesta explicació, una cosa hauria de quedar clara. Que un planeta siga de la grandària de la Terra no implica que hi haja vida, encara que estiga a la zona habitable. Ara, això si, de moment només coneixem un tipus de vida, la del nostre planeta, i, per tant, d’alguna manera s’ha de començar: pels planetes més semblants al nostre. Que l’estrategia per trobar vida extraterrestre siga equivocada o no, ja es veurà en el futur.

Imatge 1. Kepler-186f, el primer planeta tipus Terra a la zona habitable

Una recreació artística il·lustra Kepler-186f, el primer planeta validat de grandària terrestre en òrbita d’una estrella distant a la zona habitable.

Imatge 2. El sistema solar de Kepler-186 i el Sistema Solar

El diagrama compara els planetes del nostre sistema solar interior amb Kepler-186, un sistema estel·lar de cinc planetes situat a 492 anys llum de   la Terra, en la constel·lació del Cigne. Els cinc planetes de Kepler-186 giren al voltant d’una nana roja tipus M, un estel que és la meitat de la mida i la massa del sol.

Les recreacions astístiques de Kepler-186f són el resultat del treball conjunt dels científics i els artistes col·laborant per imaginar aquest món distant. Crèdit: Science@NASA

Tot això ve al cas del descobriment la setmana passada (21 de gener a les 19:20 UT) de la supernova més pròxima observada des de la SN1987a que es veié al Gran Núvol de Magallanes el febrer de 1987.

Una supernova és l’explosió final d’una estrella massiva, amb una energia emesa tan gran com tota la llum que emeten totes les estrelles de la galàxia on es trobe. Ara això si, només durant unes quantes setmanes.

Una estrella massiva sempre té un final violent. No se’n pot escapar.

Acabat el combustible nuclear al seu centre, de sobte l’estrella es queda sense font d’energia nuclear per expansionar el gas estel·lar i suportar la seua enorme massa. Per tant l’estrella col·lapsa, s’enfonsa sobre ella mateixa. És la fase implosiva.

Però a mesura que l’estrella s’apreta, les capes al voltant del nucli interior es van fent cada vegada més i més denses, molt “dures”, podríem dir. En arribar les capes exteriors estel·lars que estaven caient al centre, aquestes troben, per tant, una mena de paret dura, sobre la qual reboten. És el moment de l’explosió. En aquest moment ix expulsat gran part del material de les capes externes de l’estel.

La nova supernova, batejada SN2014J, es troba situada a la constel·lació de l’Òssa Major, a la Galàxia M82, una galàxia irregular coneguda com a Galàxia del Cigar, situada a només 12 milions d’anys llum. La seua magnitud es troba al voltant de 10-11, la qual cosa el posa a l’abast de telescopis menuts i fins i tot de prismàtics.

Les primeres dades de la variació de la lluminositat al llarg d’aquests primers dies (la corba de llum) ha confirmat que és un tipus especial de supernova, anomenada Supernova tipus Ia, que implica que l’estrella que ha explotat pertany a un sistema binari i que rebia material de l’estrella companya. S’espera que el màxim de lluminositat arribe cap al 2 de febrer de 2014.

Però qui va fer el descobriment? Uns estudiants d’astronomia de la Universitat de Londres, en una classe de pràctiques. El grup d’estudiants — Ben Cooke, Tom Wright, Matthew Wilde i Guy Pollack, formaven part d’un grup de pràctiques del professor Stephen J. Fossey. El dia 21 de gener a la vesprada estaven a l’observatori de la universitat fent una classe pràctica d’obtenció d’imatges astronòmiques quan van elegir la galàxia del Cigar per provar la càmera CCD.

El que va passar ho expliquen ells mateixos….

“El descobriment va ser una casualitat” , diu un comunicat de premsa de la universitat.

    “El temps s’anava tancant, amb l’augment dels núvols” , diu el professor Fossey. “Així que en lloc de la classe d’astronomia pràctica planificada, li vaig donar als alumnes una demostració de com utilitzar la càmera CCD en un dels telescopis automatitzats de 0,35 metres de l’observatori.“

    Els estudiants van escollir M82, una galàxia brillant i fotogènica, com a objectiu , ja que estava situada en un tros del cel ras. Mentre s’ajustava la posició del telescopi, Fossey va observar una estrella superposada a la galàxia que no va reconèixer a partir d’observacions anteriors.

    Tots ells inspeccionaren les imatges d’arxiu en línia de la galàxia, i es va fer evident que hi havia un nou objecte estel·lar a M82. Amb els núvols acostant-se , van passar a prendre una ràpida sèrie d’exposicions d’1 i 2 minuts a través de diferents filtres de color per comprovar que l’objecte persistia, i per poder mesurar la seua brillantor i color. Ho van comunicar ràpidament a la comunitat astronòmica mundial.

Com havia passat que cap observatori del món havia vist l’event? I en una galàxia tan pròxima i brillant? S’han estudiat les imatges de la galàxia M82 obtingudes els dies anteriors i no s’observa res fins el dia 14. Les imatges de Koichi Itagaki de Yamagata, Japó, mostren que la nit del 14 al 15 de gener la supernova ja començava a ser visible. Però l’astrònom japonés no se’n va adonar així que va perdre l’oportunitat de fer el descobriment.

Qui diu ara que les pràctiques de laboratori són avorrides? Si s’està atent i es manté la curiositat inherent a tot científic sempre se’n pot treure profit. Fins i tot aparèixer al diaris de tot el món.

Més informació.

Supernova in M82 Near Its Peak, Sky and Telescope, Alan MacRobert, 29 gener 2014.

Supernova erupts in nearby galaxy, Nature, 22 gener 2014

SUPERNOVA!, Space Weather, 22 gener 2014

Imatges:

1.- SN2014J obtinguda per Joan Manel Bullón el 23 de gener des de l’Observatori La Cambra, Aras de los Olmos, els Serrans. A la dreta es veu assenyada la supernova, a l’esquerra la galàxia M82 en una imatge anterior.
2.- Mapa de situació de la supernova, per si volen veure-la. de Sky and Telescope.

La missió Gaia ha arribat aquests dies a la seua òrbita definitiva al voltant del punt de Lagrange L2. Llançada per estudiar 1000 milions d’estrelles de la Via Làctia, ara es troba situada a 1,5 milions de quilòmetres de la Terra.Per a què cal enviar la nau tan lluny si la Via Làctia es pot veure des de les proximitats a la Terra?

Les raons per enviar la nau tan lluny són bàsicament dues. En situar-se en una òrbita exterior a l’òrbita de la Terra, els dos telescopis a bord miraran cap a l’exterior del sistema solar i mai es trobaran de cara amb el disc solar, la qual cosa podria ser nefasta per a la delicada òptica de la missió. A més a més els panels solars estaran encarats de manera permanent cap al Sol i el subministrament d’energia estarà assegurat. Per altra banda en estar tan lluny de la Terra, el nostre planeta no produirà mai eclipsis sobre les zones d’estudi.

Tots sabem, més o menys, com es mou un cos menut respecte d’un altre de gran massa, com podria ser la Terra respecte del Sol. La trajectòria que segueix el cos menut s’anomena òrbita i depenent de l’energia del cos menut, aquesta pot ser tancada com la que segueixen els planetes al voltant del Sol o oberta com la que fan molts cometes.

La cosa es complica quan hi ha un altre cos en joc, en el nostre cas el Sol, la Terra i Gaia. Serà el conegut problema dels tres cossos en gravitació. L’estudi detallat que en feu el físic francès Joseph Louis Lagrange li permeté descobrir que aleshores existeixen cinc punts al voltant dels cossos principals (punts de Lagrange) en els quals es pot situar un tercer cos (Gaia), de massa negligible, de forma que mantinga la seua posició respecte als dos cossos més massius. En aquests punts s’equilibren les forces reals (gravitatòria) i fictícies (centrífuga) sobre el tercer cos, de manera que la força total sobre ell és zero.

El punt de Lagrange L2 és un d’aquests punts d’estabilitat gravitatòria. Situat a 1,5 milions de quilòmetres de la Terra, L2 es troba en la línia que uneix el Sol i la Terra, però en una òrbita exterior a la de la Terra.

L’animació que adjunte ens presenta els camps gravitatoris del sistema Sol-Terra amb isocontorns de potencial gravitatori constant, com els que uneixen punts de la mateixa alçada en els mapes topogràfics o els de la mateixa pressió en els mapes del temps. Els forats de potencial gravitatori es veuen molt clarament enmig de les muntanyes de potencial on s’hi troben els punts de Lagrange (L1-L5).

Tanmateix L2 té un defecte. És un punt inestable. Si ens n’apartem una mica ràpidament caurem cap a la Terra. Malgrat això és possible situar les missions espacials al voltant de L2 en una òrbita perpendicular, òrbita de Lissajous, que és la que ha començat a seguir Gaia aquesta setmana.

Des de ESA, David Milligan, director d’operacions de Gaia, ens diu “Entrar en òrbita al voltant de L2 és una proesa bastant complexa, que s’ha aconseguit posant en marxa els propulsors de Gaia de manera que espentaren la nau espacial en la direcció adequada, mantenint al mateix temps el Sol apartat dels delicats instruments científics”

Una vegada els instruments de la nau estiguen comprovats i cal·librats completament, cosa que durarà uns quatre mesos, Gaia començarà la seua aventura científica per desvelar-nos una nova realitat de la nostra galàxia.

En continuarem parlant.