A/2017 U1 (PANSTARRS), l’asteroide que vingué d’un altre sistema estel·lar

Fa uns dies els astrònoms es quedaren sorpresos en calcular l’òrbita de l’objecte descobert pel sistema de vigilància robòtica PanSTARRS a Hawaii. Els paràmetres orbitals de l’estrany objecte ens permeten afirmar que provenia sense cap dubte de més enllà del Sistema Solar. A/2017 U1 (PANSTARRS), com se l’ha anomenat, és el primer exemple d’un objecte interestel·lar. El seu origen cal buscar-lo en un altre sistema estel·lar.

Descobert el passat 19 d’octubre, aquest cos d’uns 400 metres de diàmetre viatja a una velocitat molt més gran que qualsevol objecte conegut del Sistema Solar. L’astrònom Rob Weryk (Institute for Astronomy de Hawaii) s’adonà ràpidament que era un cos ben especial  “El seu moviment no podria explicar-se ni com el d’un asteroide normal del Sistema Solar ni com l’òrbita d’un cometa”.

També era estrany que el cos entrara al Sistema Solar des de dalt de l’eclíptica, el pla on es troben i giren els planetes al voltant del Sol. Per tant, l’estrany objecte no va ser mai espentat per cap planeta gegant, com de vegades passa amb els cometes que s’aproximen massa a Júpiter.

Quan es descobrí el 19 d’octubre, A/2017 U1 (PANSTARRS) ja havia passat pel periheli, el punt de màxima aproximació al Sol, el 9 de septembre a una distància de només 37,5 milions de quilòmetres (0,25 ua) del Sol. En aquell moment ningú se n’adonà del petit cos i només es fixaren en ell quan s’aproximà a la Terra a una distància de 24 milions de quilòmetres (unes 60 vegades la distància a la Lluna).

L’animació mostra el camí de l’asteroide A/2017 U1 i com passà a través del sistema solar interior en setembre i octubre del 2017. NASA/JPL-Caltech.

A hores d’ara l’estrany cos ha tornat a creuar el pla de l’eclíptica i retorna a l’espai profund en direcció a la constel·lació de Pegàs, viatjant a  44 quilòmetres por segon respecte del Sol.

Però, el que ha sorprés de debò els astrònoms és el valor de l’excentricitat e de l’òrbita del asteroide, que amb un valor pròxim a 1.2 ens determina una òrbita hiperbòlica, de fet la més hiperbòlica mai detectada en un cometa. Una hipèrbola és una òrbita oberta i, per tant, juntament amb que ve des de dalt de l’eclíptica, ens permet afirmar que  A/2017 U1 (PANSTARRS) prové d’algun lloc de fora del nostre sistema solar.

En mecànica celeste, qualsevol òrbita ha de ser una figura en forma de secció cònica. L’excentricitat d’aquesta secció cònica, excentricitat de l’òrbita, és un paràmetre de l’òrbita que defineix la seua configuració de forma absoluta. L’excentricitat pot ser interpretada com la mesura de com la seua forma es desvia d’una circumferència.

D’aquesta manera l’excentricitat e és estrictament definida per a les òrbites circular, el·líptica, parabòlica i hiperbòlica i pot prendre els valors següents:

L’òrbita hiperbòlica (amb e major que 1) que segueix aquest objecte tan singular és una corba oberta i, a més, de màxima energia. És, per això que, sense cap dubte, A/2017 U1 (PANSTARRS) ha fet un viatge de milers de milions d’anys des d’un sistema estel·lar llunyà que l’expulsà en l’època de la seua formació.

Durant molt de temps hem sospitat que aquests objectes havien d’existir, perquè durant el procés de la formació dels planetes molt de material sobrant és expulsat dels sistemes planetaris. El  que és més sorprenent és que no hagem vist mai passar aquests objectes interestel·lars abans”, comenta Karen Meech del Institute for Astronomy de Hawaii.

Més informació:
A/2017 U1 PANSTARRS: el primer asteroide interestelar
Small object visits from beyond solar system
Imatges:

1.-Diagrama esquemàtic del nostre sistema solar en el que es mostra el camí seguit per A/2017 U1 (línia discontínua) a mesura que travessa el pla dels planetes (l’eclíptica), i la seua eixida del sistema solar. L’ampliació mostra el camí de l’objecte a través del sistema solar intern, amb el segment curt i sòlid que mostra la petita porció de dues setmanes de la ruta durant la qual es podrà observar amb grans telescopis. Per comparació, també es representa l’òrbita altament allargada d’un cometa que forma part del nostre sistema solar. Brooks Bays / SOEST Publication Services / UH Institute for Astronomy.
2.- Exemples d’una òrbita el·líptica (eccentricitat = 0.7), d’una òrbita parabòlica (eccentricitat = 1)  i una òrbita hiperbòlica (eccentricitat = 1.3). Wikipedia Commons.

Primera detecció d’ones gravitatòries de la col·lisió de dos estels de neutrons… i l’origen de l’or a la Terra

Per primera vegada, els científics han detectat de forma directa i simultània ones gravitatòries – ondulacions en l’espai-temps – i la llum provinent d’una col·lisió espectacular de dues estrelles de neutrons. Això constitueix la primera vegada que d’un esdeveniment còsmic observat en ones gravitatòries, s’ha descobert al mateix temps la seua contrapartida òptica i la radiació d’alta freqüència emesa. D’aquesta manera, finalment, hem pogut “veure” exactament d’on provenen els senyals observats. A més s’ha pogut explicar l’origen dels metalls pesats com l’or.

El descobriment ha estat realitzat utilitzant l’Observatori d’Ones Gravitatòries per Interferometria Làser (LIGO, per les sigles en anglès) situat als EUA, el detector Virgo situat a Europa, i uns 70 observatoris terrestres, 7 d’ells espacials. La coordinació mundial de milers de científics durant setmanes per monitoritzar el mateix fenomen ha permès aquest resultat espectacular.

Dos anells de casament. Origen: col·lisió de dos estels de neutrons. Wikipedia

El 17 d’agost de 2017, astrònoms de tot el món van ser avisats d’una observació d’ones gravitatòries registrada pels detectors LIGO avançat i per Virgo avançat. Aquest esdeveniment d’ones gravitatòries, conegut ara com GW170817, semblava ser el resultat de la fusió de dues estrelles de neutrons. La idea era captar en els primers moments els senyals emesos per la font astrofísica utilitzant telescopis capaços de recollir llums de longituds d’ona diferent, des d’ones de ràdio fins a raig gamma, passant per les ones de llum visibles.

Ondulacions de la gravetat, esclats de llum (4:17)

El 17 d’agost de 2017, LIGO) i Virgo van detectar, per primera vegada, ones gravitatòries a partir de la col·lisió de dues estrelles de neutrons. L’esdeveniment no només va ser “escoltat” en ones gravitatòries, sinó que també es va veure la llum captada per dotzenes de telescopis a terra i a l’espai. (Crèdit: LIGO-Virgo)

Menys de dos segons després del senyal GW170817, el satèl·lit Fermi de la NASA va observar un esclat de raigs gamma, conegut ara com GRB170817A, i en els minuts següents a aquestes deteccions inicials, desenes de telescopis al voltant del món van començar una extensa campanya d’observació.

El telescopi Swope a Xile va ser el primer a informar sobre una font òptica brillant (SSS17a) en la galàxia NGC 4993 i altres grups addicionals van detectar de forma independent el mateix senyal transitori durant els següents minuts i hores. Durant les setmanes següents, els astrònoms van observar aquesta galàxia amb instruments sensibles en tot l’espectre electromagnètic. El conjunt d’aquestes observacions proporcionen ara una visió exhaustiva d’aquest esdeveniment cataclísmic començant aproximadament 100 segons abans de la fusió dels estels de neutrons fins a diverses setmanes després. Les observacions avalen la hipòtesi que dos estels de neutrons es van fusionar en la galàxia NGC 4993, situada a 130 milions d’anys llum de distancia – produint ones gravitatòries, un esclat de raigs gamma de curta durada i una kilonova. L’esdeveniment GW170817 marca una nova era en l’astronomia de multi-missatgers, on el mateix esdeveniment és observat amb ones gravitatòries i electromagnètiques.

Els estels de neutrons són els estels més petits i densos coneguts. D’una massa d’una estrella mitjana, el seu diàmetre és d’uns 20 km. Per això són tan densos que una sola cullereta de café de la seua matèria pesa mil milions de tones.

Es formen quan estrelles més massives exploten en forma de supernoves. Quan dues estrelles de neutrons orbiten una al voltant de l’altra, el sistema perd energia en forma d’ones gravitatòries i, per tant les dues estrelles orbiten de forma espiral estant condemnades a unir-se de forma catastròfica després de mil·lennis. En el cas observat, a mesura que l’òrbita de les dues estrelles de neutrons girava en forma d’espiral, el sistema binari emetia ones gravitatòries que van ser detectades durant uns 100 segons abans del col·lapse. Al xocar, amb una velocitat prop de la tercera part de la velocitat de la llum, es va emetre un gran esclat de llum en forma de raigs gamma observat a la Terra uns dos segons després de la detecció de les pròpies ones gravitatòries.

En els dies i setmanes posteriors a la col·lisió, altres formes de llum o radiacions electromagnètiques – incloent raigs X, ultraviolada, òptica, infraroja i ones de ràdio – van ser també detectades. Les observacions han donat als astrònoms una oportunitat sense precedents per a investigar la col·lisió de dues estrelles de neutrons. Per exemple, les observacions realitzades per l’observatori Gemini d’Estats Units, l’European Very Large Telescope i el Hubble Space Telescope revelen traces de materials recentment sintetitzats, incloent or i platí, desxifrant el misteri no resolt durant dècades sobre on es produeixen aproximadament la meitat de tots els elements químics més pesats que el ferro.

A la Universitat de les Illes Balears hi ha un grup que col·labora amb Ligo (LIGO@UIB) des de fa temps mentre que a la Universitat de València el  Valencia Virgo Group participa en la Col·laboració Virgo des de l’1 de juliol del 2016. Enhorabona als dos grups.

Més informació:
Imatges:

1.-Col·lisió cataclísmica. Il·lustració artística de dues estrelles de neutrons xocant. La quadrícula de l’espai-temps ondulant representa les ones gravitatòries que surten de la col·lisió, mentre que les bandes estretes mostren les ràfegues de raigs gamma disparats pocs segons després de les ones gravitatòries. També es representen els remolins de material expulsat de les estrelles que xoquen. Els núvols de gas brillen amb longituds d’ona visibles i d’altres tipus de llum més energètica. NSF/LIGO/Sonoma State University / A. Simonnet.

2.-Primers fotons òptics de la font d’ones gravitatòries. Imatges òptiques i infraroges del telescopi Swope i Magellan de la primera contrapart òptica d’una font d’ones gravitatòries, SSS17a, a la seua galàxia, NGC 4993. La imatge esquerra és del 17 d’agost de 2017, 11 hores després de la detecció de LIGO-Virgo, i conté els primers fotons òptics detectats de la font. La imatge a la dreta és de quatre dies més tard, quan SSS17a, les conseqüències d’una fusió d’estrelles de neutrons, es va esvair significativament i el seu color es va tornar molt més vermell.1M2H / UC Santa Cruz i Carnegie Observatories / Ryan Foley.

3.- Representació artística d’un estel de neutrons sobre la badia de San Francisco. Observeu que petita és. Més informació. NASA.

4.-GW170817: esdeveniment global d’astronomia. Un mapa dels aproximadament 70 observatoris òptics que detectaren l’esdeveniment GW170817. El 17 d’agost de 2017, els detectors LIGO i Virgo van observar ones gravitatòries causat per dues estrelles de neutrons en col·lisió. Els telescopis òptics a tot el món van observar les seqüeles de la col·lisió en les hores, dies i setmanes següents. Van ajudar a identificar la ubicació de les estrelles de neutrons i van identificar signes d’elements pesats, com l’or, en el material expulsat de la col·lisió. LIGO-Virgo

El Nobel de Medicina pel descobriment dels mecanismes moleculars que controlen el rellotge biològic

Fa uns dies l’Institut Karolinska, a Estocolm, anuncià la concessió del premi Nobel de Medicina 2017 a Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young “pels seus descobriments dels mecanismes moleculars que controlen el ritme circadià.

És a dir, ells van ser els pioners en estudiar i comprendre com les nostres cèl·lules ajusten el seu ritme vital amb la cadència natural dia/nit, fet decisiu per entendre com la contaminació lumínica és un potent pertorbador d’aquest ritme i, possible causant d’efectes sobre la salut.

Com expressa el comunicat de premsa del Comitè Nobel:

El rellotge biològic està involucrat en molts aspectes de la nostra fisiologia complexa. Ara sabem que tots els organismes multicel·lulars, inclosos els humans, utilitzen un mecanisme similar per controlar els ritmes circadians. Una gran proporció dels nostres gens està regulada pel rellotge biològic i, per tant, un ritme circadià acuradament calibrat adapta la nostra fisiologia a les diferents fases del dia. Des dels descobriments pioners dels tres guardonats, la biologia circadiana s’ha convertit en un camp de recerca molt dinàmic i amb implicacions per a la nostra salut i benestar.

Pel seu interès us reproduesc en català la nota de premsa del Comité Nobel:


Sumari

La vida a la Terra s’adapta a la rotació del nostre planeta. Durant molts anys hem sabut que els organismes vius, inclosos els humans, tenen un rellotge intern i biològic que els ajuda a anticipar-se i adaptar-se al ritme habitual del dia. Però, com funciona aquest rellotge? Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young van poder mirar dins del nostre rellotge biològic i dilucidar el seu funcionament intern. Els seus descobriments expliquen com les plantes, els animals i els humans adapten el seu ritme biològic de forma que es sincronitze amb les revolucions de la Terra.

Amb la mosca del vinagre (Drosophila melanogaster) com a model d’organisme, els premiats Nobel d’aquest any van aïllar un gen que controla el ritme biològic normal del dia. Van demostrar que aquest gen codifica una proteïna que s’acumula a la cèl·lula durant la nit i que es degradarà durant el dia. Posteriorment, van identificar components de proteïnes addicionals d’aquesta maquinària, exposant el mecanisme que regeix el rellotge auto-sostingut dins de la cèl·lula. Ara reconeixem que els rellotges biològics funcionen amb els mateixos principis en cèl·lules d’altres organismes multicel·lulars, inclosos els humans.

Amb precisió exquisida, el nostre rellotge interior adapta la nostra fisiologia a les radicalment diferents fases del dia. El rellotge regula funcions crítiques com ara el comportament, els nivells hormonals, la son, la temperatura corporal i el metabolisme. El nostre benestar es veu afectat quan hi ha un desajust temporal entre el nostre entorn extern i aquest rellotge biològic intern, per exemple quan viatgem per diferents zones horàries i experimentem “jet lag”. També hi ha indicis que els desajustos crònics entre el nostre estil de vida i el ritme dictat pel nostre cronometrador intern s’associen amb un major risc de diverses malalties.

El nostre rellotge interior

La majoria dels organismes vius anticipen i s’adapten als canvis diaris en el medi ambient. Durant el segle XVIII, l’astrònom Jean Jacques d’Ortous de Mairan va estudiar plantes mimoses, i va trobar que les fulles s’obren cap al sol durant el dia i es tanquen al vespre. Es va preguntar què passaria si la planta es col·loqués en una foscor constant. Va descobrir que sense de la llum solar diària, les fulles continuaven seguint la seua oscil·lació diària normal (Figura 1). Les plantes semblaven tenir el seu propi rellotge biològic.

Altres investigadors van trobar que no només les plantes, sinó també animals i humans, disposen d’un rellotge biològic que ajuda a preparar la nostra fisiologia per les fluctuacions del dia. Aquesta adaptació habitual es coneix com a ritme circadià, provinent de les paraules llatines circa que significa “al voltant” i  dies segons el significat “dia”. Però la manera com el nostre rellotge biològic circadià funcionava era un misteri.

Figura 1. Un rellotge biològic intern. Les fulles de la planta de mimosa s’obren cap al sol durant el dia, però tanquen prop del capvespre (part superior). Jean Jacques d’Ortous de Mairan va col·locar la planta en una foscor constant (part inferior) i va trobar que les fulles seguien el seu ritme diari normal, fins i tot sense fluctuacions diàries.

Identificació d’un gen rellotge

Durant la dècada de 1970, Seymour Benzer i el seu estudiant Ronald Konopka es van preguntar si seria possible identificar els gens que controlen el ritme circadià en les mosques del vinagre. Van demostrar que les mutacions en un gen desconegut alteren el rellotge circadià de les mosques. Van nomenar aquest gen period. Però, com podria aquest gen influir en el ritme circadià?

Els premiats Nobel d’aquest any, que també estudien les mosques del vinagre, van intentar descobrir com funciona el rellotge. El 1984, Jeffrey Hall i Michael Rosbash, treballant en estreta col·laboració a la Universitat Brandeis de Boston, i Michael Young a la Universitat Rockefeller de Nova York, van aconseguir aïllar el gen period. Jeffrey Hall i Michael Rosbash després van descobrir que PER, la proteïna codificada per period, s’acumulava durant la nit i es degradava durant el dia. Per tant, els nivells de proteïna PER oscil·len durant un cicle de 24 hores, en sincronia amb el ritme circadià.

Mecanisme de mecanisme d’auto-regulació

El següent objectiu clau era comprendre com es podrien generar i mantenir aquestes oscil·lacions circadianes. Jeffrey Hall i Michael Rosbash van plantejar la hipòtesi que la proteïna PER bloquejava l’activitat del gen period. Van raonar que per un bucle de retroalimentació inhibidora, la proteïna PER podria prevenir la seua pròpia síntesi i, per tant, regular el seu propi nivell en un ritme continu i cíclic (Figura 2A).

Figura 2A. Una il·lustració simplificada de la regulació retroalimentada del gen period. La figura mostra la seqüència d’esdeveniments durant una oscil·lació de 24 hores. Quan el gen period està actiu, es produeix ARNm period. L’ARNm es transporta al citoplasma de la cèl·lula i serveix de plantilla per a la producció de proteïna PER. La proteïna PER s’acumula en el nucli de la cèl·lula, on es bloqueja l’activitat del gen period. Això dóna lloc al mecanisme inhibidor de retroalimentació que subjau en un ritme circadià.

El model era temptador, però faltaven algunes peces del trencaclosques. Per bloquejar l’activitat del gen period, la proteïna PER, que es produeix en el citoplasma, hauria d’arribar al nucli cel·lular on es troba el material genètic. Jeffrey Hall i Michael Rosbash havien demostrat que la proteïna PER es reforça en el nucli durant la nit, però com va arribar fins allà? El 1994, Michael Young va descobrir un segon gen rellotge, timeless, que codifica la proteïna TIM que es requeria per a un ritme circadiari normal. En un treball elegant, va demostrar que quan TIM s’uneix a PER, les dues proteïnes són capaces d’ingressar al nucli cel·lular on bloquegen l’activitat del gen period per tancar el bucle de retro-alimentació inhibidoria (Figura 2B).

Figura 2B. Una il·lustració simplificada dels components moleculars del rellotge circadià.

Aquest mecanisme de retroalimentació reguladora explicava com va sorgir aquesta oscil·lació dels nivells de proteïnes cel·lulars, però les preguntes van romandre. Què controlava la freqüència de les oscil·lacions? Michael Young va identificar un altre gen, doubletime, que codificava la proteïna DBT que retardava l’acumulació de la proteïna PER. Això proporcionava informació sobre com s’ajusta una oscil·lació per aproximar-se més a un cicle de 24 hores.

El paradigma de canvi descobert pels guardonats van establir principis mecanícistes clau per al rellotge biològic. Durant els  anys següents es van esbrinar altres components moleculars del mecanisme del rellotge, explicant la seua estabilitat i funció. Per exemple, els guardonats d’aquest any van identificar proteïnes addicionals necessàries per a l’activació del gen period, així com per al mecanisme pel qual la llum pot sincronitzar el rellotge.

Mantenir el temps en la nostra fisiologia humana

El rellotge biològic està involucrat en molts aspectes de la nostra fisiologia complexa. Ara sabem que tots els organismes multicel·lulars, inclosos els humans, utilitzen un mecanisme similar per controlar els ritmes circadians. Una gran proporció dels nostres gens està regulada pel rellotge biològic i, per tant, un ritme circadià acuradament calibrat adapta la nostra fisiologia a les diferents fases del dia (Figura 3). Des dels descobriments pioners dels tres guardonats, la biologia circadiana s’ha convertit en un camp de recerca molt dinàmic i amb implicacions per a la nostra salut i benestar.


Figura 3. El rellotge circadià anticipa i adapta la nostra fisiologia a les diferents fases del dia. El nostre rellotge biològic ajuda a regular els patrons de son, el comportament de l’alimentació, l’alliberament hormonal, la pressió arterial i la temperatura corporal.

Bibliografia:

1 The 2017 Nobel Prize in Physiology or Medicine – Press Release. (n.d.). Retrieved October 02, 2017,  https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2017/press.html

2 Nobel Prize Awarded for Discovery of Molecular Mechanisms Controlling the Circadian Rhythm, http://www.darksky.org/nobel-prize-awarded-for-discovery-of-molecular-mechanisms-controlling-the-circadian-rhythm/

Imatges: Del Comité Nobel, 2017.

El Nobel de Física pels descobridors de les ones gravitatòries

Era d’esperar. Després de l’anunci del descobriment de les ones gravitatòries l’11 de febrer de l’any passat estava cantat que els que idearen i desenvoluparen la manera de detectar allò tan tènue com aquestes ones guanyarien el Nobel de Física. L’any passat, només unes mesos després de l’anunci, era tècnicament impossible però d’enguany no havia de passar.

Perquè allò que han aconseguit  Reiner Weiss, Kip S. Thorne i Barry C. Barish, amb la Col·laboracio LIGO/Virgo al seu darrere, voreja quasi allò impossible. Fer visible i mesurar la deformació de l’espai-temps de l’ordre d’una mil·lèsima part de la grandària d’un protó causada per pas d’una ona gravitatòria. I usar les dades obtingudes per determinar l’origen d’aquesta ona, resultat del xoc de dos enormes forats negres situats a milers de milions d’anys-llum de distància.

L’existència d’aquestes ones era una de les previsions de la Teoria de la Relativitat General d’Albert Einstein. Tanmateix la complexitat tècnica de detectar-les ho va impedir durant 100 anys.

En el llibre clàssic Gravitation, de Misner, Thorne & Wheeler, editat el 1973, Kip Thorne ja comentava les dificultats de mesurar aquestes esquives ones en el capítol sobre detecció d’ones gravitatòries: “The technical difficulties to be surmounted in constructing such detectors are enormous. But physicists are ingenious; and with the impetus provided by Joseph Weber’s pioneering work, and with the support of a broad lay public sincerely interested in pioneering in science, all obstacles will surely be overcome.” (Les dificultats tècniques que cal superar en la construcció d’aquests detectors són enormes. Però els físics són enginyosos; i amb l’impuls proporcionat pel treball pioner de Joseph Weber i amb el suport d’un ampli públic interessat en la ciència d’avantguarda, tots els obstacles segurament seran superats.)

La detecció de les ones gravitatòries es va aconseguir en els dos  detectors del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) situats un a Luisiana i l’altre a l’estat de Washington, als EEUU, estacions separades 3002 km. Cada observatori consta d’un interferòmetre de Michelson modificat, format per dos braços iguals de 4 km de longitud, disposats en perpendicular i que es tallen en un dels seus extrems, dintre de tubs d’uns 1,2 m de diàmetre al buit. Per mesurar les longituds relatives dels braços, un únic feix de llum làser es divideix en la intersecció dels dos braços. La meitat de la llum làser es transmet en un braç, mentre que l’altra meitat es reflecteix en el segon braç. Uns espills estan suspesos com a pèndols en l’extrem de cada braç i prop del divisor de feix. La llum del làser en cada braç es reflecteix en aquests espills, i finalment torna a la intersecció, on interfereix amb la llum que arriba de l’altre braç.

Si les longituds dels dos braços s’han mantingut sense canvis, a continuació, les dues ones de llum que es combinen s’anul·len completament entre si (interfereixen destructivament) i no hi ha llum observada a la sortida. No obstant això, si una ona gravitatòria passa per l’interferòmetre pot estirar un braç i comprimir l’altre (al voltant de 1/1000 el diàmetre d’un protó) i els dos feixos de llum en retrobar-se ja no interfereixen anul·lant-se completament i donen un patró d’interferència que es detecta a la sortida. Analitzant aquests patrons de llum es pot aconseguir la informació sobre el canvi de longitud relativa entre els dos braços, que al seu torn informa de les característiques de les ones gravitatòria.

LIGO és un projecte de col·laboració amb més mil investigadors de més de vint països. Tots junts han aconseguit fer realitat una idea que ja té gairebé cinquanta anys. Els premiats amb el Nobel de Física del 2017 han estat, cadascun d’ells amb el seu entusiasme i determinació,  inestimable per a l’èxit de LIGO. Rainer Weiss i Kip S. Thorne, juntament amb Barry C. Barish, el científic i el líder que va dur a terme el projecte, han aconseguit, després de quatre dècades d’esforç, fer realitat la previsió d’Einstein i observar finalment ones gravitatòries.

Recentment s’ha posat en funcionament Virgo, el detector europeu situat prop de Pisa, Itàlia. Amb tres detectors la detecció de les ones és més precisa i permet afinar millor la procedència de l’esdeveniment còsmic responsable. Així el passat 27 de setembre la Col·laboració Virgo i la Col·laboració Científica LIGO presentaren la primera observació d’ones gravitatòries realitzada pels tres detectors conjuntament.

L’observació dels tres detectors va tenir lloc el 14 d’agost de 2017, a les 10:30:43 UTC. Les ones gravitatòries detectades –arrugues en l’espaitemps– van ser emeses durant els moments finals de la fusió de dos forats negres amb masses d’aproximadament 31 i 25 vegades la massa del Sol, localitzats prop d’1,8 milers de milions d’anys llum. El forat negre en rotació resultant té prop de 53 vegades la massa del Sol. Això significa que durant la coalescència es van convertir en energia en forma d’ones gravitatòries aproximadament tres masses solars.

Aquesta va ser la quarta detecció d’un sistema binari de forats negres. Encara que aquest esdeveniment és de rellevància astrofísica, té també un important valor afegit: aquest va ser el primer senyal d’ona gravitatòria captat pel detector Virgo, que ha acabat recentment la seua millora com a Advanced Virgo.

A la Universitat de les Illes Balears hi ha un grup que col·labora amb Ligo (LIGO@UIB) des de fa temps mentre que a la Universitat de València el  Valencia Virgo Group participa en la Col·laboració Virgo des de l’1 de juliol del 2016.

Ah! Per cert, Kip S. Thorne, com a expert en forats negres, va ser el guionista de la pel·lícula de ciència ficció Interstellar en la que els efectes de la Relativitat General són part essencial en el desenvolupament de la trama.

Imatges:
1.- Els guardonats amb el Nobel de Física de 2017.
2.- Els dos forats negres van emetre ones gravitacionals durant molts milions d’anys mentre giraven al voltant de l’altre. Ells tenen més a prop, abans de fusionar-se per convertir-se en un forat negre en algunes desenes de segon. Les onades van arribar a un crescendo que, per a nosaltres a la Terra, a 1300 milions de lliures de distància, semblava com un ximple còsmic que arribava a una parada abrupta.
3.- Diagrama simplificat del detector Advanced LIGO (no a escala). LIGO.
4.- Zona de procedència del senyal de la quarta detecció d’ones gravitatòries feta conjuntament per LIGO i Virgo.

El cel d’octubre de 2017

Ja hi som a l’1 d’octubre. La primavera d’hivern ha començat i sembla que els somriures i els clavells ompliran el país. A la posta del sol d’aquests dies, les constel·lacions hivernals guaiten ja sense embuts per l’orient mentre per l’horitzó occidental els estels estivals ens abandonen fins l’any que ve.

El canvi al cel és ben evident. Júpiter ja fa dies que ens deixà, mentre el planeta anellat Saturn, ens abandonarà ben aviat.

Aquest mes només quatre planetes seran visibles al cel ja que Júpiter fa uns dies que ens abandonà. Mentrestant Saturn, és ara el rei dels planetes, amb una visió perfecta dels anells, en els que amb un cel ben clar, la divisió de Cassini és perfectament visible. Fa uns 15 dies la nau Cassini acabà la seua missió de 10 anys fregida en l’atmosfera saturniana. Per tant, podem pensar amb raó que la Saturn conserva part de la tecnologia humana. El goig, però, de gaudir de l’observació del gegant anellat s’acabarà a finals del mes quan Saturn s’aproxime a la direcció on es troba el Sol i deixe de ser observable.

A la matinada haurem d’anar per veure un ball de planetes ben particular. La bella Venus competirà amb el guerrer Mart per qui domina el cel del matí, abans de la sortida del Sol. Mentre que els primers dies del mes Venus, ben brillant, es trobarà més alt al cel, Mart, quasi imperceptible és troba prop de l’horitzó. Tanmateix els moviments dels planetes, per qüestions de perspectiva, causada principalment pel moviment de la Terra al voltant del Sol,  farà que, de dia en dia, els dos planetes s’intercanvien les posicions. Les hores prèvies a l’alba del 4 al 7 d’octubre els planetes estaran tan junts que semblaran un planeta doble, a distàncies menors que una lluna plena.

I recordeu que la nit del dissabte 28 al diumenge 29 d’octubre caldrà tornar a canviar l’hora per entrar a l’horari d’hivern. A les 3 de la matinada caldrà retardar els rellotges a les 2 h. Cal de veritat aquest canvi? Hauríem de parlar-ne un dia.

La Lluna presentarà les següents fases en hora local:

Fase Mes Dia Hora
Lluna plena Octubre 5 20 40
Quart minvant Octubre 12 14 25
Lluna nova Octubre 19 21 12
Quart creixent Octubre 28 00 22

Si voleu obtenir més informació podeu punxar aquest enllaç. També podeu veure un senzill mapa del firmament del mes d’octubre de 2017. I tot això gràcies al Planetari de Quebec.

Imatges:

1.- Mentre passava al voltant de Saturn a principis d’octubre de 2004, Cassini va capturar una sèrie d’imatges que es van compondre per aconseguir una visió inèdita en color natural més gran, més detallada, global de Saturn i els seus anells. Aquest gran mosaic consta de 126 imatges adquirides en forma de rajola, que cobreixen d’un extrem dels anells a l’altre i amb tot el planeta al mig. Les imatges van ser preses durant dues hores el 6 d’octubre de 2004, mentre que Cassini era aproximadament a 6,3 milions de quilòmetres de Saturn. NASA/JPL/Space Science Institute.

2-3.- Cartes celestes dels planetes durant el mes. Stellarium.