Pols d'estels

Fa tres mesos començà l’estiu i en aquell moment entràvem en la fase de desconfinament, Tornàvem a eixir al carrer, primer de manera tímida, després de manera més atrevida. Sembla, però, que ens hem passat de rosca i ara, en començar la tardor, vivim amb l’amenaça d’un nou confinament, encara que segurament selectiu. La pandèmia de la Covid-19 no és només un problema epidemiològic sinó sobretot polític i social.

Mentrestant durant aquest temps de calor, el planeta Terra, impertorbable als problemes epidèmics, ha seguit el seu camí i ha fet una altra quarta part de l’òrbita anual al voltant del Sol des del passat equinocci de primavera. Ara la Terra es troba just a l’altra part de la seua òrbita al voltant del Sol i, per tant, el cel nocturn que s’hi veu ara és just l’oposat de la primavera.

Durant aquest viatge al voltant del Sol, des de l’estiu la part enllumenada de la Terra ha anat canviant i ha anat baixant des de l’hemisferi nord on es trobava el 21 de juny, el solstici d’estiu amb la màxima alçada del Sol, fins a la zona equatorial de la Terra on arribarà finalment avui, 22 de setembre a les 15:31. És el moment de l’equinocci de tardor.

Aquest fenomen és conseqüència de la inclinació de l’eix de rotació de la Terra. El nostre planeta gira al voltant d’un eix que apunta de manera invariable (*) a un punt del cel prop de l’estrella polar (α Ursa Minor). Com que la direcció de l’eix de rotació es manté fixe, la Terra sofrirà una variació de les zones enllumenades al llarg de la seua òrbita. En estiu (hivern) les zones enllumenades estaran principalment en l’hemisferi nord (sud), mentre que en la primavera i tardor s’enllumenaran les zones equatorials, enllumenant la llum solar tot el disc terrestre per igual, des del pol nord al pol sud.

Així, vist prop de la Terra i de perfil els rajos solars cauen aquests dies perpendiculars a l’equador terrestre, i, per tant, avui les ombres desapareixen al voltant de migdia en tota la zona equatorial, mentre que a altres latituds els veurem caure en la direcció de l’equador celeste, projecció de l’equador cap al cel.

Si al principi de l’estiu el camí que seguia el Sol a la volta celeste era ben alt, el seu disc eixia prop de l’horitzó nord-est i es ponia prop del nord-oest, a mesura que han anat passant els mesos de juliol i agost, l’eixida i posta del Sol cada vegada s’ha produït més a prop dels punts cardinals Est i Oest, respectivament.

Avui, finalment, dia de l’equinocci de tardor, el Sol ha eixit exactament per l’est, seguirà la línia de l’equador celeste i es pondrà exactament per l’oest. Això ho podeu veure al gràfic adjunt, en que el cercle anomenat equinox marca l’equador celeste, el camí que seguirà el Sol avui. Això significa que el Sol estarà 12 hores per damunt de l’horitzó i per 12 hores per baix, d’ací ve el nom d’equinocci, igualtat de la nit. Però compte, que això és així si no es té en compte l’atmosfera de la Terra. Aquesta distorsiona el camí dels raigs del Sol i ens mostra el seu disc quan encara està per sota de l’horitzó.

Així, per tant, si avui calculem les hores de llum a partir del moment de l’eixida del disc del Sol, aquestes no seran 12 hores exactes a causa de la refracció de la llum, tal com conta l’astrònom Joan Anton Català amb una clarificadora imatge del seu twitter. Jo he fet la meua imatge del fenomen per que estiga encara més clar. Recordeu que quan veieu el Sol eixir, realment està encara sota l’horitzó.

Efectivament el Sol sempre sembla haver eixir uns minuts abans de l’hora que tocaria en un món sense atmosfera. D’aquesta manera el dia en que realment les hores de llum i nit són exactament 12 hores no serà avui sinó d’ací a 2 dies, el 24 de setembre.

Que tinguem tots una bona tardor, si és possible….

(*) La direcció de l’eix de rotació de la Terra no és exactament invariable. L’eix de la Terra gira al voltant de l’eix de l’òrbita terrestre amb un període molt llarg, d’un 26000 anys. Però, per a efectes pràctics d’explicació de les estacions astronòmiques, podem considerar-la fixe.

Imatges:

1.- Última eixida del Sol de l’estiu. 22 setembre 2020. Tavernes de la Valldigna. Rosa Magraner.
2-3- Vistes de la Terra en el solstici i l’equinocci. Earth View. Fourmilab.
4.- Esquema de les estacions. Wikimedia Commons
5.- Vista de la Terra el dia de l’equinocci amb la posició d’una persona en l’equador i en els tròpics.Wikimedia Commons i Enric Marco.
6.- Esquema de la refracció dels raigs solars. Enric Marco.

Diumenge encara era fosc quan ens acostàrem a la platja per veure l’eixida del Sol. Al cel lluïa el planeta Venus, impassible al secret que l’endemà desvelaríem. Dissabte l’amic astrònom Josep Julià m’havia fet enveja perquè havia aconseguit, des de Dénia, veure Eivissa perfilada davant d’un Sol naixent. Seria possible veure Eivissa, des de 50 km al nord?

Finalment no vàrem veure Eivissa però el Sol ens féu un regal inesperat, tal com ens el va fer 6 anys enrere en presentar-nos un preciós miratge inferior. Mentre el Sol anava eixint, prenia l’estranya forma en omega (Ω). Aquest també conegut com de forma de vas etrusc fou descrit ja fa uns 150 anys a la novel·la El raig verd de Jules Verne, en aquell cas en el moment de la posta de Sol vist des de la costa d’Escòcia. Per això la seqüència ocorre al revés:

Immòbil, i amb una intensa emoció, van veure el globus de foc mentre s’enfonsava més i més prop de l’horitzó, i, per un instant, va quedar suspès sobre l’abisme. Després, a través de la refracció dels rajos, el seu disc semblava canviar fins que semblava un vas etrusc, amb costats voluminosos, de peu a l’aigua.

Com he dit abans, l’estiu del 2012 va vàrem veure el fenomen i a l’escrit que vaig fer llavors podeu llegir l’explicació. Ara adjunte només la imatge de com es produeix el miratge amb una palmera a un desert. Ara tenim una nova seqüència que us deixe ací baix. La llàstima va ser no veure el raig verd. A la pròxima.

L’eixida del Sol a l’estiu sempre és agraïda. Per la solitud, per la fresca però també per les meravelloses vistes que ens regala la natura.

Imatges. Totes són d’Enric Marco llevat que es diga el contrari.

Hem passat uns dies tranquils a la Tinença de Benifassà. Ens ha portat ací la feina de divulgació del problema de la contaminació lumínica i la defensa del cel quasi impol·lut d’aquestes contrades. Però, una vegada ací, hem aprofitat per gaudir dels seus paisatges, per fruir de la seua gastronomia i per fer nous amics que segurament ens faran conèixer, en el futur, nous paratges desconeguts. El dimarts 25 d’agost parlàvem dels mites associats a l’enllumenat públic a l’ermita romànica de Coratxà, un edifici solemne situat al cim del turó que domina la població. En acabar, tot just al seu costat, observàrem Júpiter i Saturn sota un cel dominat per l’exuberant Via Làctia.

Coratxà, un petit poble situat  a 1231 m d’altura, es troba a l’extrem oest de la Tinença de Benifassà. Situat en un pas natural entre els Ports i el Matarranya, a l’Aragó, l’anomenat canal de Pavia o de Coratxà, va ser destruït per les tropes de Felip V en la Guerra de Successió i, per aquesta raó no disposa d’habitatges solemnes, antics, llevat de l’ermita de Sant Jaume. La gran plaça del poble és el resultat de la crema del poble.

Sí que es conserven alguns equipaments posteriors com l’antiga escola, amb els seus bancs de fusta, que tancà pels anys 60 en baixar el nombre de xiquets i eliminar la plaça del mestre. També hi ha l’edifici de la Casa de la Vila, amb el rellotge i la seua campana.

Però el que domina el poble és la moderna Hostatgeria Sant Jaume, regentada des de fa uns anys per Mery i Carles, que ens acolliren amablement i ens donaren bons consells per moure’ns per les sendes de la Tinença. Allí, a l’hora del desdejuni del primer dia ens trobàrem enmig de la gravació d’un episodi d’un nou programa televisiu d’À Punt, El meu lloc al món, en què el còmic i actor Xavi Castillo feia de protagonista. Un personatge de l’Star System valencià voltava per les Muntanyes de la Tinença i amb ell tinguérem ocasió de parlar després, en acabar el rodatge.

Un dels trets característics del poble és el magnífic til·ler, quasi centenari perquè fou plantat el 1927, just al costat de l’hostatgeria, on s’aixopluguen els visitants per xarrar i prendre la fresca i algun refresc els dies calorosos de l’estiu.

I per visitar l’ermita de Sant Cristòfol deixem el til·ler a mà esquerra i, girant per darrere de l’Hostatgeria, agafem el camí que envolta el poble pel Nord. A l’esquerra veurem dalt del turó l’ermita de Sant Jaume mentre el camí davalla suaument entre vegetació d’alta muntanya.

Un pilar al principi de la caminada ens assenyala que estem en el camí entre Vallibona i Pena-Roja de Tastavins, al Matarranya. L’any 1347, set germans de Vallibona van caminar per aquesta senda fins Pena-Roja a la recerca de dones amb les quals poder repoblar el seu municipi, assolat després d’una intensa epidèmia de pesta. Allà van trobar set companyes, gràcies a les quals el municipi va renàixer de nou. Des de llavors, els de Vallibona van cada sis anys en peregrinació fins a Pena-Roja, per agrair el fet i unir-se i celebrar el seu històric agermanament.

El camí baixa de manera suau entre prats assolellats i zones arbrades. Als prats, separats del camí per fils electrificats, pasturen ramats de vaques impassibles al nostre passeig. La vegetació és d’alta muntanya, amb pi negre i carrasques. Passem per la Font del Catxó, protegit per un aljub de ciment. Els camps abancalats, record d’un temps llunyà en què l’agricultura jugava un paper fonamental, estan actualment abandonats. Els murs de pedra, tan ben fets que aguanten encara després de decennis d’abandó, mostren la duresa de la vida d’abans i la resistència de la població.

Després de passar una gran zona d’ombra amb pins altíssims, a poc a poc la ruta, fent una ziga-zaga s’enfila cap amunt pel Coll de Serra Vilalta o la Creu del Rallo. És una zona sense ombra i la més dura en estiu. Però en arribar al cim s’obté un regal inesperat. Allà lluny s’observa la població de Pena-Roja, només a uns pocs quilòmetres. Els peregrins de Vallibona, no passen per ací ja que agafen el trencall per un camí que va més directe, però en albirar de lluny el poble, segurament sentiran la mateixa emoció que sentírem nosaltres.

A partir d’ací el camí baixa de manera suau cap al Pla del Mas de Vilalta. A la dreta la vista d’un gran corral abandonat, el Corral de Vilalta, ens acompanya una bona estona fins arribar a un encreuament de camins o sendes. A la dreta sembla el camí natural, mentre que a l’esquerra, sobre pedres i sense senda aparent, un cartell indica la via cap al poble Castell de Cabres i l’ermita de Sant Cristòfol. Agafem el camí de la dreta, segons ens aconsellaren, i al cap d’uns 10 minuts, descobrim la figura imponent i solitària de l’ermita de Sant Cristòfol.

La llàstima, però, que del bell monument romànic del temps de la conquesta, només en queden runes. De ser un lloc de culte i pelegrinatge per als habitants de Castell de Cabres, va ser destruït pels anarquistes l’any 1936 i, espoliat en el anys següents. Encara queden en peu els murs i la porta formada per un arc de mig punt dovellat, que es remata per un cordó modulat que segueix l’arc. La portada està llaurada amb grans peces de pedra calcària del país. Es tracta d’un exemple d’ermita de conquesta de planta rectangular, que tenia una petita espadanya en el buit de la qual hi havia col·locada una campana fabricada el 1767. Seria interessant que les restes, ara protegides per unes reixes, pogueren ser restaurades en un futur.

La porta principal mira cap al sud. Ara, si ens situem a part de l’absis, la part de darrere de l’ermita, veurem grans valls plenes d’arbres en direcció a Morella, on una munió  d’aerogeneradors omplen el Port de Torre Miró.

A l’ombra de l’ermita dinem i descansem, tots envoltats de flors de safrà silvestre ben violeta, mentre els voltors planegen, fent cercles cada vegada més a prop nostre, tractant d’endevinar si allò que veuen és comestible o no.

——————————–

Més informació de la Ruta de Coratxà – Ermita de Sant Cristòfol amb mapes i tot pot veure’s a la web turística de la Pobla de Benifassà.

Ruta de Coratxà- Ermita de Sant Cristòfol

L’endemà tractàrem de visitar el Salt de Robert, una cascada d’uns 25 metres d’alçada enmig d’una vegetació d’alta muntanya, que és una microreserva de flora i fauna. Ens aconsellaren agafar la ruta des del pantà d’Ulldecona ja que des de Fredes, la ruta més curta, és també la d’un desnivell més gran. El Salt de Robert és on naix el riu de la Sènia.

A mitjan matí, agafant la pista de terra que ix des del pantà férem uns 3 o 4 quilòmetres en cotxe fins arribar a la cadena que tanca la part més delicada del Parc. A la dreta una altra pista porta quilòmetres enllà al Pi Gros i al Faig Pare. Ja la farem un altre any.

A partir d’ara la ruta serà doncs a peu. Ens diuen que només son uns 4 km però ja és avançat el matí i el sol ja pica. El camí discorre al costat d’un barranc sec, el Barranc del Salt, que suposem que portarà força aigua de la cascada en època de pluja. Poc després del primer quilòmetre la vegetació augmenta, ple de pins, mentre la val va fent-se estreta i els cingles són cada vegada més alts.

Passem pel Mas del Peraire i al  poc de temps arribem a la Casa Forestal, situada a l’altra banda del barranc, Casa Forestal del Viver de la Tenalla. Prop d’allí haurem vist l’avís de no collir plantes ja que és una zona de microreserva de flora.

Passem el riu per un pont i arribem en pocs metres a una zona molt frondosa amb cartells que ens indiquen que a l’esquerra s’obri un camí al Portell de l’Infern, un indret espectacular dalt de la muntanya que bé val una visita. Ja férem aquesta ruta l’estiu del 2014 i no la farem ara. Estem al mig d’una zona de muntanya, envoltats d’arbres i de cims grandiosos, És una de les millors vistes de la ruta. Tanmateix no veiem voltors i àguiles, encara que sabem que hi són. Avui ens deixen tranquils. A la vora d’un rierol descansem i gaudim del paisatge i de la solitud.

A partir d’ací la ruta cap al Salt de Robert comença a pujar suaument. Uns amics que han eixit a fer la ruta una hora abans ja tornen i ens diuen que encara ens queda mitja hora de caminada. Però no podem continuar. Estem exactament a 3,5 km del cotxe i hem quedat a dinar a Castell de Cabres en una hora i mitja. Hem de deixar l’excursió ací i tornar enrere. L’any que ve més.

Per a aquesta ruta hi ha molta més informació però quasi tota descriu la ruta al Salt de Robert des de Fredes des d’on el desnivell és molt important.

Informació:

Ruta Embassament d’Ulldecona – Portell de l’infern – Salt de Robert

També hi ha informació en la web de la Conselleria

Fredes – Portell de l’infern – Salt de Robert

Si desitges visualitzar la ruta a través de Google Earth (arxiu KML) punxa ACÍ.

Una hora i mitja després arribem a Castell de Cabres, que amb només 18 habitants censats, passa a ser el municipi més petit del País Valencià. Aquest i la Pobla de Benifassà (i els seus nuclis associats: Fredes, Coratxà, el Boixar i el Bellestar) són els dos pobles de la Tinença.

El nom tan curiós del poble prové, segons la llegenda escrita a un mural de la plaça del poble, d’una batalla que els castellencs guanyaren omplint el castell amb moltes cabres i nuant una teia a cada una de les banyes de les cabres per aconseguir d’aquesta manera intimidar l’enemic que, pensant que el castell estava ple de gom a gom, aixecà el setge.

Allí, al restaurant L’espiga, ens esperaven uns amics. L’estada tranquil·la, relaxant, compartint hostaleria, excursions i ara taula, fa fer amistats. Això sí, sempre respectant les mesures de seguretat anti-covid-19. Un passeig posterior pel poble ens portà al Calvari des d’on es domina el poble i tota la vall que davalla cap a l’oest en direcció a Morella i al Matarranya.

L’endemà, amb noves coneixences personals i paisatgístiques, i a l’ombra del til·ler gegantí que presideix la plaça de Coratxà marxàrem cap a la nostra vida rutinària, amenaçada per pandèmies i d’altres problemes de la civilització. Retornarem per gaudir del seu aire, del seu cel i per explorar els camins ombrívols que encara no coneixem.

De camí cap a casa, dinàrem al restaurant de l’ermita de la Mare de Déu dels Àngels a Sant Mateu, des d’on s’albira una magnífica vista de la Vall de l’Àngel i fins i tot el Penyagolosa guaita allí lluny. Mentrestant, una tempesta es preparava per descarregar anunciant el final de l’estiu.

Galeria de fotos. Algunes no s’han inclòs al text.

Imatges: Enric Marco.

Avui a Astronomy Picture of the Day, (apod.cat, versió en català), una pàgina diària de divulgació de la NASA, es parla de la col·lisió de forats negres GW190521 i la imatge que ho il·lustra és la que va proporcionar el grup de la Universitat de València, el Valencia Virgo Group. Aquesta pàgina és una de molt de prestigi arreu del món.

Com es formen els forats negres com aquest?
Els dos forats negres que es movien en espiral per produir l’esdeveniment d’ones gravitacionals GW190521 no només eren els forats negres més massius mai observats fins ara pels detectors LIGO i VIRGO, sinó que les seves masses (66 i 85 masses solars) eren inesperades i sense precedents. Se sap que els forats negres de massa inferior, per sota d’unes 65 masses solars, es formen en explosions de supernoves. En canvi, es creu que els forats negres de massa superior, per damunt de 135 masses solars, són creats per estrelles molt massives que implosionen després d’haver consumit els elements que produeixen la fusió nuclear. Encara no se sap com van arribar a existir aquests forats negres de massa intermèdia, tot i que una hipòtesi sosté que són el resultat de col·lisions consecutives d’estrelles i forats negres en densos cúmuls estel·lars.
La il·lustració mostra els forats negres just abans de la col·lisió, amb fletxes que indiquen els seus eixos de rotació. Les ones espirals indiquen la producció de radiació gravitacional, mentre que les estrelles circumdants subratllen la possibilitat que la fusió es produís en un cúmul estel·lar.
La fusió de forats negres GW190521, observada l’any passat però provinent d’una època en què l’Univers tenia només la meitat de la seva edat actual (z ~ 0,8), és la més llunyana detectada fins ara.

El Sol ix esmorteït a la platja de Tavernes de la Valldigna. La seua claror ja no és tan forta com al pic de l’estiu, les ombres que fan els seus rajos són ja més llargues i cal tornar a posar els tendals i córrer les cortines per evitar l’excés de llum interior. L’estiu s’acaba i ja es nota en els signes del cel. De fet el Sol, cada dia que passa, va eixint cada vegada més prop del punt est on eixirà triomfant la matinada del 23 de setembre per anunciar-nos l’arribada del primer dia de la tardor. Mentrestant el cel nocturn continua amb la seua bellesa. Júpiter i Saturn, ben brillants encara, ja competeixen amb el refulgir vermellós del planeta Mart que ix per l’est unes hores després de la posta de Sol.

Del 24 al 26 de setembre, poc després de la posta de Sol, el pas de la Lluna en quart creixent us assenyalarà la posició d’aquests dos planetes. Aprofiteu per veure’ls aquests dies de finals de l’estiu ja que, de mica en mica, serà més difícil observar-los en acostar-se a l’horitzó oest en la matinada, buscant la direcció del Sol.

Mart, a l’espera a la invasió terrícola que l’espera al febrer, ix prop del punt est cap a les 10 de la nit. La seua brillantor rogenca, com un rubí al cel oriental, el fa clarament visible en la constel·lació de Peixos on provisionalment s’allotja. Uns prismàtics amb trípode o un telescopi són necessaris per observar la seua redonesa i, potser, depenent de la potència de l’aparell, veure-hi les zones fosques i el casquet polar.

En passar els dies, Mart serà més i més brillant ja que cada dia s’aproxima més a la Terra. El punt de mínima distància serà el proper 6 d’octubre. Al llarg del mes de setembre, el planeta vermell augmentarà en brillantor i passarà de magnitud -1,8 a -2,3, un augment d’un 63% de la seua lluminositat, mentre que la seua grandària aparent (com es veurà a traves del telescopi) passarà de 18,9 a 21,6 segons d’arc.

Un fet interessant ocorrerà el matí del 6 de setembre durant l’eixida del Sol. Durant tota la nit la Lluna s’haurà anat acostant al planeta Mart i just a l’eixida del Sol. de 7:55 a 8:25 l’arribarà a ocultar. La llàstima és que ja serà de dia i les possibilitats de veure-ho a ull nu o fer-li una fotografia estan limitades. Quedem-nos, doncs, amb la imatge que podem tindre de l’encontre dels dos objectes uns minuts abans de l’eixida del Sol, com la imatge que adjunte que ocorrerà a les 7:15, mirant cap al Sud-Oest.

Venus, actualment a la dreta del Sol, serà observable, per tant, només abans de l’alba. Aquests dies està prop de la constel·lació del Cranc, a l’esquerra de les famoses constel·lacions hivernals d’Orió, els Bessons o Cans Menor i Major. La matinada del 14 de setembre (6:00 és bona hora) una lluna ben fina, prop ja de la Lluna nova, visitarà el planeta Venus. Enmig de tots dos s’hi trobarà el cúmul estel·lar del Rusc o Pesebre, M44 en el Catàleg de Charles Messier. Uns prismàtics seran suficients per veure l’espectacle.

Finalment recordar-vos que l’estiu s’acaba. El 22 de setembre a les 15:31 el Sol arribarà a l’equador celeste, projecció cap al cel del pla de l’equador terrestre. Durant aquest dia el Sol se situarà a migdia exactament dalt del cap de tots els qui s’hi troben sobre l’equador de la Terra. El Sol eixirà exactament per l’est, es pondrà exactament per l’oest i el dia i la nit duraran 12 hores cadascuna en tots els llocs de la Terra. Començarà la tardor.

La Lluna presentarà les següents fases en hora local:

Si voleu obtenir més informació podeu punxar aquest enllaç. També podeu veure un senzill mapa del firmament del mes d’agost de 2020. I tot això gràcies al Planetari de Quebec.

Imatges

1.- Eixida del Sol a la platja de Tavernes de la Valldigna. Ja falta poc per a l’equinocci de tardor (22 de setembre) quan eixirà exactament per l’est. Enric Marco.
2-5.- Simulacions de Stellarium.

Els forats negres són el pal de paller de molts aspectes de l’astrofísica moderna. Poden explicar el final de la vida de les estrelles de molta massa, són un punt de connexió entre la mecànica quàntica i la Relativitat General i estan relacionats amb la creació i evolució de les galàxies espirals com la nostra Via Làctia.

Aquests monstres estel·lars, residus d’estrelles molt massives que exploten de manera espectacular com a supernova, poden xocar entre ells a milions o a milers de milions d’anys llum de distància i, per tant, aquests xocs grandiosos són moltes vegades invisibles, fins i tot,  per als nostres telescopis més potents. Però aquests xocs fan vibrar l’estructura mateixa de l’Univers, la textura de l’espai-temps, una mena de llençol immens de quatre dimensions (3 espacials, l’espai, i una temporal, el temps), tal com prediu la Relativitat General, formulada per Albert Einstein el 1915.

Aquestes vibracions, anomenades ones gravitatòries, es propaguen per tot l’Univers, primerament amb molta intensitat, i, a poc a poc, van minvant la intensitat a mesura que s’expandeixen. És el mateix que passa quan llencem una pedra a l’aigua i les ones es propaguen per tot l’estany i l’amplitud de l’ona va minvant a mesura que s’allunya del punt d’impacte fins que arriba a la costa una ona minúscula.

Des de fa uns pocs anys disposem d’uns meravellosos instruments capaços de detectar i mesurar, quan arriben a la Terra, aquestes infinitesimals variacions de l’espai-temps, les ones gravitatòries. Aquests detectors (LIGO en Estats Units i Virgo en Europa) són capaços de mesurar variacions de la textura de l’Univers de la dècima part de la grandària d’un protó!

Els científics d’aquests observatoris d’ones gravitatòries LIGO i Virgo van anunciar ahir  la detecció de les vibracions causades per la col·lisió de dos forats negres de 66 i 85 masses solars que formaven un sistema orbital lligat binari i com a resultat del xoc van generar un forat negre final d’unes 142 masses solars. El forat negre resultant és el més massiu mai detectat amb ones gravitatòries. Se situa en un rang de masses en el qual un forat negre no ha sigut mai observat abans, ni a través d’ones gravitatòries ni amb observacions telescòpiques. El fet va ocórrer a uns 11 mil milions d’anys llum de nosaltres quan l’Univers encara era molt jove.

Cal destacar un fet que segurament us haurà passat per alt. La suma dels dos forats negres (66 + 85) dóna 151 masses solars. I el forat negre resultant té només 142 masses solars. On ha ant a parar la massa que falta? Efectivament 9 masses solars s’han convertit en l’energia de les ones gravitatòries. La formació del monstre final va durar 0,1 segons així que en una dècima de segons es volatilitzaren 9 masses solars. Això sí que és consum d’energia.

Els forats negres es creen com a resultat explosiu com a supernova d’un estel massiu al final de la seua vida.  La massa màxima d’una estrella és d’unes 120 masses solars. Durant l’explosió supernova s’expulsa gran part de la massa i el que queda col·lapsat al nucli formarà una estrella de neutrons o un forat negre. Els models preveuen masses dels forats negres creats d’un màxim de 20 masses solars. Models més moderns basats en observacions d’ones gravitatòries preveuen valors màxims de la massa d’un forat negre d’unes 50 masses solars. Per tant, com és possible que existeixen forats negres de 66 o 85 masses solars? Quin és el seu origen?

Aquest és el misteri que desconcerta els astrofísics. Quin és el mecanisme que pot produir monstres tan grossos? Algun procés encara desconegut? Aquesta és la meravella de la ciència. Quan creus que ho saps tot, t’ix una observació que et trau de la zona de confort. Ara hi ha feina per a un temps per a un grapat de científics per explicar-ho.

Aquesta és una versió senzilla de l’article que vaig publicar ahir. Sóc conscient que he simplificat molt i he abusat dels exemples. Demane disculpes per això. L’important és remarcat el fet que coneixem encara ben poc dels forats negres.

Imatges;

2.- Cicle de vida d’un estel massiu. De astronomyonline.org/Stars/HighMassEvolution.asp

Els científics dels observatoris d’ones gravitatòries LIGO i Virgo han anunciat la detecció d’un sistema binari extraordinàriament massiu en el que s’han fusionat dos forats negres de 66 i 85 masses solars que van generar un forat negre final d’unes 142 masses solars. El forat negre romanent és el més massiu mai detectat amb ones gravitatòries. Se situa en un rang de masses en el qual un forat negre no ha sigut observat mai abans, ni a través d’ones gravitatòries ni amb observacions telescòpiques, i podria ajudar a explicar la formació de forats negres supermassius de milions de masses solars que trobem al centre de moltes galàxies com la nostra. A més, els dos forats negres inicials, si van sorgir del col·lapse final d’estrelles amb resultat de supernova, se situen en un rang de masses en el qual la seua existència es considera, en teoria, impossible, i podria per tant ajudar a millorar la nostra comprensió sobre les etapes finals de la vida de les estrelles massives. En definitiva, aquests forats negres van existir però no sabem com era possible que existiren segons el que coneixem.

Els forats negres es creen com a resultat explosiu com a supernova d’un estel massiu.  La massa màxima d’una estrella és d’unes 120 masses solars. Durant l’explosió s’expulsa gran part de la massa i el que queda col·lapsat al nucli formarà una estrella de neutrons o un forat negre. Els models preveuen masses dels forats negres creats d’un màxim de 20 masses solars. Models més moderns basats en observacions d’ones gravitatòries preveuen valors màxims de la massa d’un forat negre d’unes 50 masses solars. Per tant, com és possible que existeixen forats negres de 66 o 85 masses solars? Quin és el seu origen?

La comunitat científica de les col·laboracions internacionals que treballen amb el detector Advanced Virgo en l’Observatori Gravitatori Europeu (EGO, de les seues sigles en anglés), a Itàlia, i amb els dos detectors Advanced LIGO, als EUA, han anunciat la detecció d’un forat negre d’unes 142 masses solars, resultat final de la fusió de dos forats negres de 66 i 85 masses solars. Tant la component primària com el romanent se situen en un rang de masses que no ha sigut observat mai abans, ni a través d’ones gravitatòries ni amb observacions telescòpiques. El forat negre final és el més massiu mai detectat amb ones gravitatòries. L’esdeveniment d’ones gravitatòries va ser detectat pels tres interferòmetres de la xarxa global el 21 de maig de 2019. S’estima que la font del senyal, catalogada com GW190521, es troba a uns 11 mil milions d’anys llum de la Terra. Dos articles científics que informen sobre el descobriment i les seues implicacions astrofísiques han sigut publicats hui en Physical Review Letters i en Astrophysical Journal Letters respectivament.

Batre el rècord de massa de les deteccions en els períodes d’observació de Virgo i LIGO és només una de les diverses característiques especials que fan d’aquesta detecció una fusió excepcional i un descobriment sense precedents. Un aspecte crucial, que particularment va cridar l’atenció de la comunitat astrofísica, és que el romanent pertany a la classe dels anomenats “forats negres de massa intermèdia” (des d’unes cent fins a unes cent mil masses solars). L’interés en aquesta població de forats negres està relacionat amb un dels trencaclosques més fascinants i complexos de l’astrofísica i la cosmologia: l’origen dels forats negres supermassius. Aquests monstres gegants, de milions a milers de milions de vegades més massius que el Sol i sovint en el centre de les galàxies (la Via Làctia en té un de 4 milions de masses solars), podrien sorgir de la fusió de forats negres de massa intermèdia “més menuts”.

Fins hui, molt pocs candidats a forats negres de massa intermèdia han sigut identificats únicament a través d’observacions telescòpiques i l’objecte final creat en l’esdeveniment GW190521 és la primera observació d’un forat negre de massa intermèdia via ones gravitatòries. És d’un interés encara major el fet que aquesta detecció es trobe en el rang de 100 a 1.000 masses solars, que ha representat durant molts anys una espècie de “desert de forats negres”, a causa de l’escassetat d’esdeveniments candidats en aquest rang.

“Aquesta detecció obri la porta a descobrir molts més possibles efectes astrofísics nous”, comenta Thomas Dent, coordinador del programa d’ones gravitatòries en l’Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) i membre de la Col·laboració Científica LIGO. “Ha sigut molt complex interpretar el senyal en estar en el límit de la nostra capacitat tècnica. Només tindrem una idea clara de com es va formar el sistema que la va generar després d’investigacions addicionals i amb deteccions futures amb les quals comparar.”

“Estic molt orgullosa de la gran implicació dels grups LIGO-Virgo espanyols amb aquest nou esdeveniment, amb tota l’activitat desenvolupada al llarg de molts mesos, incloent tasques de gran responsabilitat, i les expectatives que aquest nou descobriment està generant entre els científics de camps afins”, assenyala Alicia Sintes, de la Universitat de les Illes Balears (UIB) i membre de la Col·laboració Científica LIGO. “En particular, Thomas Dent (IGFAE) i Juan Calderón Bustillo (Universitat Xinesa d’Hong Kong i anteriorment membre de la UIB), han sigut membres de l’equip editorial d’aquests articles; Sascha Husa i David Keitel, tots dos del IAC3-UIB han sigut revisors interns dels resultats obtinguts.”

Les components i la dinàmica del sistema binari coalescent GW190521 ofereix extraordinàries perspectives astrofísiques. El més massiu dels dos forats negres fusionats és major que qualsevol forat negre observat fins ara per LIGO i Virgo i fins i tot el més lleuger dels forats negres figura entre els més massius observats. En particular, les masses dels forats negres progenitors desafien els models astrofísics que descriuen el col·lapse de les estreles més massives, al final de les seues vides, a forats negres. Segons aquests models, les estrelles més massives es desestabilitzen completament en les explosions de supernova, a causa d’un procés anomenat “inestabilitat de parells”, deixant al seu pas únicament gas i pols còsmica. Per tant, la comunitat astrofísica no esperaria observar cap forat negre en aquest rang de masses entre unes 60 i 120 masses solars: exactament el rang de masses en el qual es troba la component més massiva de GW190521. Per això, aquesta detecció obri noves perspectives en l’estudi de les estrelles massives i els mecanismes de les supernoves.

“Diversos escenaris prediuen la formació de forats negres en el buit en la distribució de masses a causa de la inestabilitat de parells: podrien ser el resultat de la fusió de forats negres més menuts o de la col·lisió de (múltiples) estrelles massives, o fins i tot de processos més exòtics”, afig Michela Mapelli de la Universitat de Padova i el INFN, i membre de la Col·laboració Virgo. “No obstant això, és també possible que hàgem de revisar la nostra comprensió actual de les etapes finals de la vida d’una estrella i les restriccions sobre la massa final en els processos de formació de forats negres.”

De fet, la detecció de GW190521 per part de Virgo i LIGO subratlla l’existència de poblacions de forats negres que no han sigut observades mai abans o que són inesperades i, en això, planteja noves i intrigants preguntes sobre els mecanismes de formació. Malgrat la duració inusualment curta del senyal, que limita la nostra capacitat per a inferir les propietats astrofísiques de la font, les anàlisis més avançades i els models disponibles actualment suggereixen que els forats negres inicials tenien rotacions significatives, és a dir, giraven ràpidament.

“El senyal mostra indicis de precessió, una rotació del pla orbital produït per rotacions de gran magnitud i orientació particular”, assenyala Tito Dal Canton, investigador del CNRS en el IJCLab en Orsay (França) i membre de la Col·laboració Virgo. “L’efecte és feble i no podem afirmar que siga present de manera categòrica, però, si fóra cert, donaria suport a la hipòtesi que els forats negres progenitors sorgeixen i viuen en entorns còsmics molt inestables i concorreguts, com un cúmul estel·lar dens o el disc d’acreció d’un nucli galàctic actiu.”

Ha sigut necessari combinar totes les diferents capacitats dels membres de les nostres col·laboracions: les millores instrumentals, el desenvolupament de models numèrics, l’anàlisi de dades i la interpretació astrofísica. “Aquest esdeveniment realment ens ha portat fins als nostres límits: l’anàlisi completa d’aquest esdeveniment i la seua exhaustiva revisió per les col·laboracions ha necessitat d’un gran nombre d’investigadors durant més de 15 mesos! Cal també recordar que encara no tenim models complets d’aquesta mena de senyals: mentre podem descriure efectes de precesió raonablement bé, els forats negres en general poden presentar també òrbites notablement excèntriques, orbitant en forma d’el·lipses en lloc de cercles quan estan allunyats entre si. Estem treballant per a incloure aquest efecte abans que LIGO i Virgo observen més senyals, amb l’ajuda del supercomputador Mare Nostrum, un dels més ràpids ordinadors a Europa”, assenyala Sascha Husa (UIB).

Diversos possibilitats diferents són encara compatibles amb els resultats mostrats i fins i tot no ha sigut descartada la hipòtesi que els progenitors de la fusió puguen ser forats negres primordials. Estimem realment que aquesta fusió es va produir a una distància d’uns 11 mil milions d’anys llum (tècnicament la distància de lluminositat de la font és de 5.3 _-2.6 ^+2.4 Gpc, que corresponen un corriment al roig de 0.82^+0.28_−0.34)

Respecte a les deteccions anteriors d’ones gravitatòries, el senyal GW190521 observat va tindre una duració temporal molt curta (0,1 segons) i és, per tant, molt més difícil d’analitzar. A causa de la naturalesa més complexa del senyal, altres fonts més exòtiques han sigut també considerades, i aquestes possibilitats estan descrites en una publicació complementària. No obstant això, són menys probables enfront de la possibilitat que la font siga una fusió d’un sistema binari de forats negres.

“A causa de la baixa freqüència del senyal GW190521, el “refilet” previ a la col·lisió, característic de les deteccions anteriors, no és tan visible en els detectors”, afig José Antonio Font de la Universitat de València (UV) i membre de la Col·laboració Virgo. “El refilet es pot reduir de manera eficient a causa de la precesió del pla orbital, però també hi ha altres situacions, potser menys probables, on s’observa el mateix efecte, com en col·lisions amb excentricitat significativa. El treball conjunt realitzat per Nicolás Sanchis Gual i Alejandro Torres Forné del grup Virgo a València, i Juan Calderón Bustillo, recolzat en simulacions numèriques i inferència estadística, revela que podria haver-hi una certa confusió quant a la mena de sistema que ha produït aquest senyal.”

“La col·laboració entre el dissenyador gràfic valencià Raúl Rubio i el grup Virgo a València ha fet possible la producció de material de difusió que il·lustra aquest descobriment”, apunta Isabel Cordero Carrión, de la UV i membre de la Col·laboració Virgo.

A l’estat espanyol cinc grups estan contribuint a l’astronomia d’ones gravitatòries de LIGO-Virgo, en àrees que van des del modelatge teòric de les fonts astrofísiques i l’anàlisi de les dades fins a la millora de la sensibilitat del detector per als períodes d’observació actuals i futurs. Dos grups, a la Universitat de les Illes Balears (UIB) i a l’Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) de la Universitat de Santiago de Compostel·la (USC), formen part de la Col·laboració Científica LIGO; mentre que la Universitat de València (UV), l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) de Barcelona són membres de Virgo.

Una informació més tècnica pot llegir-se en aquest article

GW190521: La colisión de agujeros negros más masiva observada hasta la fecha. Ligo-Virgo Collaboration.