La Setmana de la Ciència acaba. Una crònica personal

Després d’un any de treball, el dilluns 6 de novembre finalment arrancava la Primera Setmana de la Ciència de Gandia, organitzada pel CEIC Alfons el Vell, amb la UPV, Campus de Gandia i el Centre Internacional de Gandia, UV. Moltes reunions, molts mals de cap, renuncies i canvis d’activitats d’última hora, moltes dificultats que hem pogut superar amb esforç. No ha fallat pràcticament res i podem estar-ne ben contents. La programació completa es pot veure en aquest enllaç.

El matí del dilluns 6, la Setmana s’obria amb el Taller de Matemàtiques: Superfícies seccionades, impartit per Maria Garcia Monera del Departament de Didàctica de la Matemàtica, Universitat de València. D’una manera visual, pràctica i molt didàctica s’introduïa els estudiants en la geometria de les superfícies.

Per la vesprada, però, va ser quan es féu la presentació oficial de la Setmana. Enric Marco i Ximo Grau, membres del CEIC i coordinadors de la Setmana, juntament amb Josep Ángel Mas de la UPV, el Director del CEIC Lluís Miret i Emili Aura del CIG UV explicarem als assistents les intencions de la setmana que no és sinó tractar d’acostar la ciència que fan els nostres científics al públic en general, fer-los baixar de la torre d’ivori on es troben i que retornen a la societat allò que han rebut a través de les minses inversions de l’estat.

La sèrie de conferències per al públic en general s’obria amb la xarrada Mecánica cuántica, ¿realidad o verdad? a càrrec de Salvador Miret, investigador del CSIC a Madrid. Tractà d’introduir el món de la quàntica a través de nombrosos exemples. Ens relatà les dificultats d’entendre la física de les partícules elementals, intrínsecament indeterminista, a diferència de la física clàssica que és clarament determinista, en la que a cada causa li correspon un efecte. A més explica el concepte de mesura en física quàntica i les implicacions que aquest procés causa sobre l’objecte mesurat. En definitiva com deia Richard Feynman l’any 1965: “I think I can safely say that nobody understands quantum mechanics.”

Dimarts 7 començà amb el taller de geologia, Vols un fòssil, fes-lo tu mateix. en el qual els membres del Museu de Geologia de la Universitat de  València José Antonio Villena, Erica Boisset ensenyaren a construir amb motlles diversos fòssils. Una activitat manual, didàctica i amb el regal afegit d’endur-se l’obra a casa que féu gaudir els estudiants presents. La recreació de les estructures òssies o la cobertura dura, rígida i exterior que posseïen alguns animals del passat remot és una bona manera d’introduïr-se en el món de la paleontologia. I si a més a més es fa de la mà de l’equip del Museu de Geologia l’èxit estava assegurat.

 

La xarrada de la nit es dedicà a un dels grans problemes actuals que afronta la societat moderna com és el Canvi Climàtic. La temperatura del planeta creix sense parar des de principis del segle XIX i sabem que la causa és l’emissió de gasos d’efecte hivernacle. Andreu Escrivà, ambientòleg, membre de la Fundació del Canvi Climàtic ens presentà el seu llibre Encara no és tard. Claus per entendre i combatre el canvi climàtic, obra que rebé el  Premi Europeu de Divulgació Científica Estudi General 2016 (Unitat de Cultura Científica i de la Innovació Càtedra de Divulgació de la Ciència. Universitat de València). El debat posterior refermà la convicció que està en les nostres mans mitigar l’escalfament global d’origen antròpic amb una altra mobilitat, oblidant els combustibles fòssils, exigint de moltes maneres al governant l’aplicació del protocol de Paris.

Dimecres 8 la jornada es dedicà completament a la física des de diversos punt de vista. Si al matí el taller de física Posa les mans en la física realitzat per les professores Chantal Ferrer i Ana Cros, del Departament de Física Aplicada de la Universitat de València, féu gaudir de valent els estudiants de l’escola que s’hi aplegaren, amb diversos experiments que mostraven la simplicitat i alhora la bellesa de les lleis de la natura, amb experiències de levitació, magnetisme, òptica i d’altres, a la nit, Antonio Torres, enginyer aeronàutic i ex-entrenador d’astronautes de l’Agència Espacial  Europea, ens feu cinc cèntims en Viajes espaciales tripulados de l’activitat dels astronautes, de l’enginy dels enginyers per enlairar coets gegantescos per accedir a l’espai, i que s’hi fa i com es viu a l’únic lloc habitat actualment a l’espai, l’Estació Espacial Internacional. El col·loqui posterior versà sobre les dificultats per viatjar a Mart a causa de la radiació de l’espai, i dels problemes de salut de la vida a l’espai, com ara la pèrdua òssia d’1% mensual.

Dijous 9 l’activitat de la vesprada es traslladà al restaurant Visconti, al carrer Sant Francesc de Borja, 26. Allí amb el format de Bar de ciències Rocío Barragán, Dra. en Nutrigenètica i Nutrigenòmica. Investigadora del CiberObn en el grup EPIGEM de la Universitat de València conversà amb el públic assistent, sobre La dieta mediterrànea: l´alternativa més saludable tot moderat per la periodista Puri Naya de Ràdio Gandia. Una quarantena de persones participà activament en el debat i engegà un animat col·loqui amb la investigadora. Les nombroses preguntes anaren des del nombre d’ous òptims a la setmana, al problema de les al·lèrgies alimentàries, de la bondat de la llet en edat adulta, de la dieta dels vegans, etc… Una experiència al restaurant que caldrà repetir.

Finalment el divendres 10 la Setmana de la Ciència es tancà amb la xarrada del Catedràtic d’Estadística de la Universitat de València José Miguel Bernardo que abordà l’interessant problema de La presa de decisions amb informació insuficient. Al llarg de la vida tots hem hagut d’afrontar aquest problema, des de comprar un cotxe o una casa fins a trobar parella. El matemàtic ens sistematitza el problema i, d’una manera senzilla amb exemples quotidians, ens explicà les eines necessàries per prendre la decisió correcta en moments delicats.

En definitiva la Setmana de la Ciència ha transcorregut perfectament. Tots els tallers del matí s’han omplert mentre que la sala on s’han fet les xarrades de la vesprada ha estat plena tots els dies, amb una mitjana d’assistència d’unes 60 persones.

A partir d’ara ja pensem en la Setmana de la Ciència de Gandia 2018. Moltes gràcies als participants en l’organització i a tots els assistents als actes.

Nota: No he comentat les activitats del matí organitzats per la UPV Campus de Gandia ja que no he pogut assistir-hi i, per tant, no puc donar més informació. Tanmateix m’han dit que també ha funcionat perfectament. Enhorabona, doncs.

ÀLBUM DE LES CONFERÈNCIES DE LA SETMANA DE LA CIÈNCIA

ÀLBUM DE FOTOS DE LA SETMANA DE LA CIÈNCIA

The Martian

the-martian-main

Amb molt més encerts que errors, la pel·lícula The Martian, dirigida per Ridley Scott i protagonitzada per Matt Damon ens porta a un futur pròxim en que l’exploració humana del planeta Mart ja és una realitat.

La pel·lícula està basada en la novel·la The Martian escrita per Andy Weir  el 2011. Aquesta obra destaca per l’exactitud de la representació de la superfície marciana i per l’aplicació acurada i imaginativa de les lleis de la ciència.

Un resum dels primers cinc minuts del film seria: L’any 2035, la tripulació de l’Ares III, una missió tripulada a Mart, ha establert un hàbitat artificial temporal, anomenat el Hab, on estaran allotjats durant 31 dies marcians, o sols, abans del seu retorn a la Terra en l’Hermes, la nau espacial situada en òrbita marciana. Però les coses es compliquen quan, el divuité sol de la missió, la tripulació es veu obligada a abandonar el planeta per escapar d’una gran tempesta marciana. Durant l’evacuació, l’astronauta Marc Watney (Matt Damon) es perd i és donat per mort.

A partir d’aquí, per explicar el perquè del bon sabor de boca que m’ha deixat The Martian, hauré de fer continues referències al desenvolupament del film. Per això, si no heu vist encara The Martian, féu el favor de no passar d’aquí. No vull ser un spoiler.

PIA19914-MarsLandingSite-Ares4Mission-TheMartian-2015Film-20150714L’equip de la missió Ares III porta 18 sols estudiant una àrea situada en Acidalia Planitia, una zona coberta per aigua en l’època humida del planeta. Tanmateix sense esperar-ho, els arriba una tempesta de vent i arena que els obliga a abortar la missió, abandonar el planeta i en la que l’astronauta Marc Watney és abandonat.

És en aquesta escena on es troba la principal errada del film per la exageració del fenomen meteorològic mostrat. La raó és ben senzilla. No és possible que es produesquen tempestes tan extremes a Mart donat que la pressió atmosfèrica marciana és només la centèsima part de la de l’atmosfera terrestre. Els vents forts d’allí no passen de ser una lleugera brisa. Així i tot, són capaços de moure l’arena, fent espectaculars dunes o fer petits tornados (dust devil en anglès). Comprenc, però, que per necessitats del guió, fóra necessari posar un fet extraordinari que tinguera com a conseqüència directa de la fugida ràpida del planeta, l’origen del primer naufrag espacial.

Tornados gegantescos com els que apareixen cap al final del film si que s’han observat al Mart real encara que no s’ha observat que estigueren connectats als núvols. Un dels més grans observats mesurava uns 30 metres d’ample (100 feet) i 800 metres d’alçada (1/2 mile).

Si bé aquestes exageracions atmosfèriques poden ser admissibles per exigències del guió, el que no resulta versemblant és veure una posta de Sol de color rogenc semblant a les que s’observen a la Terra. Tot al contrari, se sap que aquestes són precisament blavoses a causa de la pols en suspensió tal com contava fa uns mesos en aquest bloc mateix. No haguera costat res ni haguera canviat la trama haver posat els fets tal com són.

Mars_Earth.new

L’astronauta abandonat és conscient que la situació en que es troba és ben greu. No és només un naufrag en una illa deserta, sinó un naufrag en un planeta inhòspit. Però Watney està entrenat en tècniques de supervivència tal com ho estan tots els astronautes però, a més a més, és un científic, un botànic segons afirma. I, per això mateix, no es deixa morir de fam i, com diu, tracta de salvar-se amb l’ajuda de la ciència.

Aigua per beure en tindrà suficient per esperar una possible missió de restat d’ací a quatre anys. Però menjar sembla que no. Sort que entre els efectes personals dels astronautes fugits hi ha un petit carregament de creïlles (patates) que pot cultivar en l’estèril sol marcià. El nitrogen l’aconsegueix dels excrements dels humans però l’aigua per regar és més difícil d’aconseguir. Cal aconseguir-la de manera urgent. El que no entenc és la decisió d’utilitzar hidrazina, (N2H4) un combustible per a coets molt tòxic per fabricar-la. Com ell mateix explica al film, li cal un catalitzador de titani per descomposar la hidrazina en els seus components de nitrogen i hidrogen per després cremar l’hidrogen per produir aigua a partir de l’oxigen ambiental.

Tanmateix la solució a la recerca d’aigua, la tenia a l’abast de la mà després del descobriment de gran quantitat d’aquesta en el subsol de Mart. Fins i tot, fa poques setmanes la NASA confirmà haver observat que en algunes torrenteres dels grans barrancs marcians com aquesta aigua aflora en forma líquida a la superfície, encara que és salada. Però sempre serà més fàcil dessalar aigua que cremar hidrazina.

martianEls tratges espacials que ens mostren al film són estranys. Els que porten sobre la superfície marciana semblen massa lleugers i amb una carrega de suport vital massa menuda per al temps que passen a l’exterior de l’habitacle pressuritzat Hab. Tanmateix els tratges que duen a l’espai i per a les eixides extravehiculars (EMU) semblen molt correctes i semblant als de la NASA.

Resulta curiosa l’estima que tenen els nord-americans per la cinta americana (duct tape, en anglés). En la pel·lícula es fa servir en dos moment tràgics en que l’astronauta Watney aconsegueix salvar la vida gràcies a ella. Una, quan se li clivella el casc i l’altra quan es despressuritza el Hub on cultivava les patates. Amb cinta aconsegueis de tornar a pressuritzar-lo tapant amb plàstic l’antiga enclusa d’aire. La NASA té raó per estimar la cinta  americana. Ha format part i continua formant part de l’equipament bàsic de totes les missions espacials des dels temps de les Geminis, allà a principis dels seixanta. Evità que els astronautes de l’Apollo 17 foren bombardejats per l’abrasiva regolita lunar en arreglar el guardarrodes del vehicle explorador. I salvà la vida dels tres astronautes de la missió Apollo XIII en construir la famosa “bústia” improvisada per a l’hidròxid de liti (LiOH) que era necessària per eliminar el diòxid de carboni.

Com veieu els detalls són important en un film com aquest. Per exemple, els portàtils que hi surten són de tecnologia militar/espacial, reforçats per aguantar colps i radiacions que invariablement sofririen durant el viatge i estada a Mart.

Sense possibilitat de comunicar-se amb la Terra, el naufrag Marc Watney té la brillant idea de buscar l’antiga nau automàtica Pathfinder amb el seu petit rover Sojourner. Aquesta missió que arribà a Mart l’any 1997 també es troba en Acidalia Planitia, però més a l’oest, a la desembocadura d’un antic riu, l’Ares Vallis.

La missió Pathfinder podia fer fotografies i disposava d’un petit robot per explorar l’entorn. Va ser la primera vegada que un objecte terrestre es desplaçava per la superfície marciana.

1200px-Mars_pathfinder_panorama_large

Ací podeu veure el panorama que mostra la Pathfinder amb roques i sorra i el Sojourner al centre explorant la roca Yogi. En la pel·lícula està soterrada sobre la sorra. Després de 37 anys a la superfície marciana les tempestes d’arena podien haver ben be fet el treball.

El sistema de comunicació que usa per contactar amb la NASA amb el moviment de la càmera del Pathfinder és possible encara que aquesta no es movia tan ràpidament sinó que trigava uns minuts en girar.

Els vehicles MAV ((Mars Ascent Vehicle) en que fugen els astronautes i el que el protagonista deixa finalment Mart es basen en el projecte de la Mars Society, Mart Directe, per a l’exploració més eficient del planeta roig. Primerament s’envia una nau automàtica a la superfície marciana. Durant uns anys, mentre es prepara la missió amb astronautes en la Terra, aquesta nau fabrica el combustible a partir de l’atmosfera marciana. D’aquesta manera aquesta càrrega no ha de ser transportada des de la Terra. En passar els anys, la nau tripulada arriba al planeta, aterra prop del MAV i ja el tindrà preparat i proveït de combustible per poder tornar a casa.

És per això que al cràter Schiaparelli, ja hi ha un MAV preparat per a la següent missió Ares IV, que arribarà d’ací a quatre anys. Tanmateix, el protagonista no pot esperar quatre anys a la següent missió i, la seua única esperança és fugir amb el MAV des de Schiaparelli i atrapar la nau Hermes que ha tornat per rescatar-lo.

El viatge per arribar-hi és llarg i ple de perills. Watney es troba a Acidalia Planitia, una zona que estava coberta per aigua en l’època humida del planeta. Schiaparelli es troba en les zones altes a més de 3000 km de distància. Amb el seu vehicle explorador mogut per bateries elèctriques, que ha d’anar carregant durant el viatge, ha de viatjar centenars de quilòmetres fins arribar a l’extrem sud-oest de Chyse Planitia, entrar per l’estret canal excavat per un antic riu, Mawrth Vallis, continuar fins al cràter Marth i circulant per zones cada vegada més muntanyoses del sud-est de la regió Arabia Terra,  accedir finalment al cràter Schiaparelli.

Aquest viatge que sembla fantàstic està basat en la realitat. Es podria fer perfectament com han demostrat els membres de l’agència espacial alemanya (DLR) com podeu veure en el mapa adjunt i, sobretot amb el vídeo que pose a continuació.

martian_traverse3

 

El trobar l’escenari adequat a la Terra per recrear la superfície marciana no és fàcil. Però el director Ridley Scott ha encertat de ple en rodar els exteriors del film en el desert de Wadi Rum, paisatge que és Patrimoni de la Humanitat localitzat a Jordània. En aquest desert s’han rodat altres films com Mission to Mars (2000), Red Planet (2000) i The Last Days on Mars (2013). La meua pel·lícula enyorada i oblidada, Náufragos (Stranded, 2002) dirigida per María Lidón, es va rodar en Canàries.

Finalment cal destacar la presentació de les instal·lacions de la NASA, tant en Houston com en el Goddard Space Center i la que és un referent per a l’exploració planetària, el Jet Propulsion Laboratory on treuren del magatzem d’andròmines velles la rèplica de la missió Mars Pathfinder. La NASA només ha dit que les instal·lacions mostrades al film són una mica stylist, és a dir, elegants i modernes, més del que són realment.

Em queda parlar del final del film, de la nau Hermes, de l’òrbita que ha seguit per arribar a Mart, de la maniobra d’assistència gravitatòria de la Terra, de la manera de frenar la nau en òrbita marciana, del rescat del protagonista. Però això ho faré en un altre apunt.

Més informació detallada, amb explicació dels vehicles, en Los aciertos y errores de The Martian, bloc de Daniel Marin. Com sempre, espectacular.

Imatges:

1.- Imatge promocional de The Martian
2.- Imatge d’Acidalia Planitia presa per la càmera HiRISE de la Mars Reconnaissance Orbiter. NASA.
3.- Vídeo. Tornado en Mart en 3D. JPL-NASA
4.- Comparació de les atmosferes terrestre i marciana. Mars Overview.
5.- L’astronauta amb el seu tratge espacial de superfície. Molt lleuger. 20th Century Fox.
6.- Imatge panoràmica des de la missió Mars Pathfinder. NASA.
7.- Mapa topogràfica del camí al cràter Schiaparelli. DLR.
8.- Vídeo del camí al cràter Schiaparelli. DLR.

Hubble, 25 anys de descobriments

hubble

Avui, el telescopi espacial Hubble fa 25 anys a l’espai. L’instrument que ha canviat la nostra percepció de l’Univers es llançà a l’espai a bord del transbordador Discovery, en la missió STS-31, el 24 d’abril de 1990. El dia següent, el 25 d’abril, amb l’ajut del braç robòtic i d’algun passeig espacial, el Hubble va ser desplegat en la seua òrbita definitiva per la tripulació del transbordador.

El telescopi espacial Hubble és un telescopi robòtic amb un espill de 2,5 metres de diàmetre localitzat en les vores exteriors de l’atmosfera terrestre, en òrbita al voltant de la Terra a uns 500 quilòmetres d’alçada.  El seu període orbital es troba entre 96 i 97 minuts. Concebut des de finals dels anys 70, és un projecte conjunt de la NASA i de l’ESA, l’Agència Espacial Europea.

Des del moment que s’instal·là s’usa d’una forma diferent a la de tots els instruments llançats a l’espai fins aquell moment. Qualsevol investigador de qualsevol país el pot utilitzar de la mateixa manera que pot optar a qualsevol telescopi terrestre.telescope_essentials_data2_lg Només ha de fer una petició raonada i un informe tècnic que un comité científic valorarà. I n’hi ha tanta demanda que, actualment, es calcula que només una cinquena part de les peticions d’ús del Hubble són ateses. Això dóna a entendre el gran interés dels astrònoms per tindre accés a objectes celestes només assolibles amb aquest telescopi.

I fins a finals dels anys 90 el Hubble continuà sent innovador i inclús  hi havia un programa de petició de temps per a astrònoms aficionats, però les restriccions de pressupostos i de personal no van permetre la seua continuïtat.

Hermann Oberth, el pare de l’astronàutica alemanya, va veure la necessitat de disposar d’un gran telescopi a l’espai ja l’any 1923. L’astrònom nord-americà Lyman Spitzer va escriure un famós informe l’any 1946 en què discuteix sobre els avantatges de tindre un observatori astronòmic extraterrestre.

L’avantatge de disposar d’un telescopi més enllà de l’atmosfera radica principalment en què, d’aquesta manera, es poden eliminar els efectes de la turbulència atmosfèrica (un malson per als astrònoms), cosa que permet aconseguir la màxima resolució òptica de l’instrument. A més l’atmosfera terrestre absorbeix fortament la radiació electromagnètica en certes longituds d’ona. Especialment en l’infraroig no es pot observar des de terra, ni en la zona de l’ultraviolat. A més a més és impossible fer espectroscòpia en certes bandes a causa de l’absorció de l’atmosfera terrestre.

També cal afegir que els telescopis terrestres es veuen afectats per factors meteorològics, com ara la presència de núvols, o per pols o turbulències i, d’altra banda, la contaminació lumínica ocasionada pels grans assentaments urbans fa que només es puguen situar els grans telescopis en zones molt allunyades. Un observatori com el Hubble que evite tots aquests problemes inherents a l’observació des de terra, ha de ser, per tant, molt preuat.

Problemes inicials

L’any 1990, una vegada va estar el Hubble en òrbita, tot el món esperava les primeres imatges espectaculars dels planetes, de les nebuloses, de les galàxies però aviat s’adonaren que les imatges estaven totes borroses! Que havia passat? 1600 milions de dòlars llençats al fem per a un telescopi miop? Els enginyers de la NASA anaven de bòlit tractant d’esbrinar què havia passat. Finalment s’adonaren que l’espill del telescopi no enfocava bé els objectes i produïa una imatge amb aberració esfèrica. La culpable, l’empresa constructora de l’òptica.

El telescopi espacial havia estat llançat a l’espai amb el seu espill principal tallat perfectament… però amb la forma equivocada. No era un error molt gran, tan sols d’una vint-i-cinquena part del grossor d’un cabell humà. El microdefecte va ser suficient per a fer que el telescopi d’1600 milions de dòlars, fóra miop i ens regalara unes imatges mai no vistes d’un extraordinari univers…….borrós.

800px-Improvement_in_Hubble_images_after_SMM1Va caldre enviar la primera missió de manteniment del Hubble l’any 1993, per canviar la càmera Wide Field Planetary Camera 1, per la nova Wide Field Planetary  Camera 2 que portava una òptica incorporada per focalitzar bé, una mena d’ulleres. Mireu, abans i després. Amb aquesta càmera es va obtenir, per exemple, la imatge més profunda, la d’objectes més llunyans i més antics (que ve a ser el mateix), el Camp Profund del Hubble.

Tot ha anat bé des d’aleshores. I d’altres missions del transbordador han anat canviant equips obsolets o espatllats.

Ghostscript 24 bit color image dumpGhostscript 24 bit color image dump

Però tots aquests problemes inicials ja s’han resolt afortunadament. Avui toca celebrar els 25 anys exitosos a l’espai i parlar de la revolució dels coneixements de l’univers que ens ha regalat el telescopi Hubble. I és que el Telescopi Espacial Hubble ha canviat significativament la nostra visió de l’Univers. Alguns dels descobriments més innovadors realitzats en el camp de l’astronomia del segle XX han estat realitzats pel Hubble, la qual cosa ha permès als astrònoms comprendre millor el món en què vivim i investigar encara més al voltant dels seus misteris.

Fem un ràpid repàs dels descobriments més importants.

Camps profunds

Una de les raons principals per la qual va ser construït el telescopi espacial Hubble fou per a mesurar la grandària i l’edat de l’univers i provar les últimes teories sobre el seu origen.

Hubble_ultra_deep_fieldsUn gran resultat relacionat amb aquest objectiu va ser aconseguir les Deep Fields (Camp Profund, Camp ultra profund). Són observacions que Hubble ha anat fent en zones molt petites del cel, on aparentment no hi havia res per observar i que, després de mirar durant molt de temps (dies, fins i tot), han anant apareixent milers de galàxies dèbils que no es coneixien. Això ha estat un resultat sorprenent que ningú no s’esperava. I en alguns d’aquests Camps Profunds s’ha aconseguit veure galàxies que daten de només 500 milions d’anys després del Big Bang. El que ens ensenya aquest descobriment és que si mirem molt de temps amb un telescopi a qualsevol direcció de l’univers trobarem milers i milers de galàxies. Un resultat impressionant.

Amb els Camps Profunds els astrònoms van poder veure amb claredat, per primera vegada, el moment en què les galàxies s’estaven formant. Les imatges d’aquestes galàxies febles donen pistes “fòssils” sobre la forma que va tindre l’univers en un passat molt remot i com va poder haver evolucionat amb el temps.

Expansió accelerada

Amb el Hubble també s’ha aconseguit esbrinar el ritme i la forma en què l’Univers s’expandeix. I resulta que no només s’expandeix, sinó que ho fa de manera accelerada. Durant molts anys els cosmòlegs han estat discutint sobre si l’expansió de l’Univers s’aturaria en algun futur distant o si continuaria eixamplant-se  per sempre. I això depenia de la quantitat de massa que té l’Univers en conjunt i, en conseqüència, de quina és la densitat de l’Univers.

Doncs ara sabem que, per les observacions de supernoves llunyanes dutes a terme amb el Hubble, l’expansió no està disminuint en absolut, sinó que, a causa d’alguna propietat misteriosa de l’espai, denominada energia fosca, l’expansió s’està accelerant. Aquesta conclusió sorprenent és el resultat dels mesuraments combinats en observar supernoves llunyanes amb els millors telescopis del món, inclòs el Hubble.

El descobriment de l’expansió accelerada de l’Univers va permetre que l’any 2011 tres astrònoms, Saul Perlmutter, Adam Riess i Brian Schmidt, obtingueren el Premi Nobel de Física.

Esclats de raigs gamma

Les observacions realitzades amb el telescopi espacial Hubble han aconseguit posar llum a un misteri: els esclats de Raigs Gamma (GRB, en anglés). Són emissions molts curtes d’aquesta radiació tan energètica, només observables des de telescopis amb detectors d’alta energia en òrbita. Són tan curtes que de vegades no s’aconseguia distingir la seua petjada visible des de terra. En ser tan energètics semblava que no estarien associats a estrelles. Avui, en part a causa del Hubble, sabem que aquestes explosions s’originen en altres galàxies, sovint a molt grans distàncies.

Després de les observacions del Hubble de l’atípica supernova SN1998bw i de l’esclat de raigs gamma GRB 980425, semblà plausible una connexió física d’aquests dos esdeveniments. Però altres treballs associen els esclats al xoc i col·lapse d’un sistema binari d’estrelles de neutrons.

hs-2005-37-a-large_web

Mirant els planetes

El telescopi espacial Hubble ha dedicat també part del seu temps d’observació a investigar els objectes més pròxims com els cossos del Sistema Solar.

Les imatges del Hubble d’alta resolució dels planetes i llunes del nostre Sistema Solar només poden ser superades per les fotos preses per naus espacials que hi han anat, al seu costat. Hubble, fins i tot, té un avantatge sobre aquestes sondes: pot veure aquests objectes de manera regular, per la qual cosa pot observar-los durant períodes molt més llargs que qualsevol sonda que haja passat a prop. El control regular de les superfícies planetàries és vital en l’estudi d’atmosferes i geologia planetàries.

Ghostscript 24 bit color image dumpA més Hubble és més versàtil per a l’observació planetària. Pot reaccionar ràpidament a successos inesperats que ocorren en el Sistema Solar. Per exemple, açò ens va permetre veure l’impressionant xoc dels trossos del cometa Shoemaker-Levy 9 en l’atmosfera de Júpiter durant uns quants dies del mes de juliol de 1994. Hubble va seguir els fragments del cometa en el seu últim viatge i va enviar increïbles imatges en alta resolució de les cica0124atrius de l’impacte.

Hubble també ha observat el planeta Mart, sobretot en les oposicions, Saturn i les seues llunes i, per suposat Plutó i les llunes que l’envolten. I fins i tot ha descobert noves llunes, així com un planeta nan més enllà de Plutó, la qual cosa va conduir a discutir si Plutó és un planeta. I això comportà la rebaixa final de categoria espacial del  cos celeste.

hs-2009-12-a-full-jpg

 

 

 

Formació planetària

Han estat molt importants les observacions de Hubble que han servit per confirmar les teories de la formació dels planetes. Abans del llançament del telescopi, s’estava segur que el Sol s’havia format a partir d’una nebulosa de gas i pols, que es comprimí deixant al seu voltant un disc de residus del qual, per acreció, s’anaren formant els planetes. Tot molt bonic, però no es tenien altres exemples. Com saber si la teoria era correcta?

L’alta resolució de la càmera del Hubble va permetre, per primera vegada, observar aquests discos de gas i pols, (en anglés “proplyds” de protoplanetary disks), al voltant d’estrelles acabades de nàixer en la nebulosa d’Orió. Recorde perfectament les imatges dels discos menuts amb un punt roig al centre en una imatge del Hubble de l’any 1995. El descobriment va causar impacte. A partir d’aquell moment es va tindre la certesa que existien segurament altres planetes fora del sistema solar i que es formaven com ho va fer el nostre.

Orion Nebula proplyd atlas

Però Hubble també ha tractat d’observar planetes ja formats fora del Sistema Solar. Així és com l’any 2008, va aconseguir fotografiar per primera vegada un planeta extrasolar en llum visible. I així va ser com vam poder veure el planeta Fomalhaut b, un planeta gegant gasós d’aproximadament tres vegades la massa de Júpiter en òrbita de l’estrella Fomalhaut. Dins del disc de residus que l’envolta, un petit punt brillant va canviant de posició d’any en any.

Però fins i tot, fa ben poc, l’any 2012 Hubble descobrí un nou tipus de planeta extrasolar: un món aquàtic, una espècie de Waterworld extraterrestre, envoltat per una atmosfera densa i humida.

hs-2008-39-a-web_print

Forats negres supermassius galàctics

Les altes prestacions del telescopi Hubble no només han confirmat l’existència dels forats negres, sinó que amb l’alta resolució de les càmeres de Hubble s’ha demostrat que efectivament els forats negres existeixen i que, a més a més, el centre de totes les galàxies espirals tenen un forat negre supermassiu, un monstre d’uns quants milions de masses solars. De fet, Gargantua, el forat negre de la pel·lícula Interstellar, és un forat negre d’aquest tipus. No s’han inventat res. I això ho sabem ara gràcies a les observacions fetes amb el Hubble.

Però no ho saben tot encara, per sort. El perquè d’aquesta associació, forat negre – galàxia és encara un misteri que caldrà esbrinar. Això té moltes implicacions per a la teoria de formació i evolució de les galàxies.

hs-1998-22-a-web_print

Lents gravitatòries com a telescopis còsmics

Tothom té assumit en el nostre subconscient que la llum viatja en línia recta. Ho veiem cada dia. Però realment això no és així. Einstein ja va demostrar el 1915, fa 100 anys!, que els objectes massius deformen el teixit de l’espai-temps. Així que quan la llum d’un objecte llunyà passa prop d’una galàxia o d’una estrella, la seua trajectòria es corba cap a ells. Aquest efecte s’anomena lent gravitatòria i s’observa en ben poques ocasions. S’ha de tindre la sort de tindre alineats un objecte llunyà amb una galàxia relativament pròxima. I només la sensibilitat de telescopis com el Hubble les pot estudiar detalladament. De vegades els rajos que vénen en diferents direccions de l’objecte llunyà es dobleguen formant múltiples imatges de la galàxia original. Un exemple recent ha estat veure com una supernova d’una galàxia distant mostrava quatre imatges a causa de la distorsió d’un cúmul de galàxies pròximes.

hs-2015-08-a-web_prints

Matèria fosca

Les observacions amb el Hubble han permés també estudiar la misteriosa matèria fosca. Actualment es creu que unes 3/4 parts de la massa de l’Univers està formada per una matèria que no emet llum, una substància molt diferent de la que composa el món que ens envolta.

La matèria fosca interactua només amb la gravetat, la qual cosa significa que no reflecteix, ni emet, ni tapa la llum de les estrelles. Per això, no es pot observar directament. Ara bé els estudis fets amb el Hubble de com els cúmuls de galàxies dobleguen la llum que passa per ells (les lents gravitatòries de les quals hem parlat abans) permeten deduir on es troba la massa oculta. A partir de les observacions ja s’han fet mapes indicant on està aquesta massa fugissera.

L’enigma de la naturalesa d’aquesta fantasmal matèria encara estem lluny de resoldre’l. Ho comprendrem algun dia? Segur.

Nova visió de l’Univers

Hubble ens ha canviat la nostra visió de l’Univers. Abans de Hubble era com si miràrem el cel amb ulleres brutes. Amb Hubble hem vist el cel directament sense les ulleres, molt més clar i sense impediments. El telescopi espacial és una de les missions científiques més reeixides i duradores de la NASA i de l’ESA. Ha retornat a la Terra centenars de milers d’imatges, llançant llum sobre molts dels grans misteris de l’astronomia. La seua mirada ens ha ajudat a determinar l’edat de l’univers, la identitat dels quàsars i l’existència de l’energia fosca.

I què li passarà finalment a Hubble? Segons el que li queda de combustible sembla que podrà durar fins el 2020 o 2030. Ja s’està preparant un substitut, el telescopi James Webb, amb un nou disseny… però d’això ja en parlarem un altre dia.

Més informació:

La web creada per a l’aniversari: Hubble 25 Anniversary.

El lloc web on trobar les seues imatges: Hubble site.

El Hubble Heritage Project website. On s’han triat les millors imatges del telescopi Hubble, s’han millorat i s’han explicat per experts amb la finalitat d’educar i inspirar.

Imatges:
Foto 1. Hubble observat des d’un transbordador.
Foto 2. Transferència de dades des del Hubble.
Fotos 3. Imatge abans i després de la reparació, 1993
Foto 4. Columnes de gas en la Nebulosa de l’Àguila(M16): Pilars de la Creació. Zona de formació estel·lar. NASA, ESA, STScI, J. Hester and P. Scowen (Arizona State University).
Foto 5. Aquesta imatge d’alta resolució del camp ultra profund del Hubble HUDF inclou galàxies de diferents edats, mides, formes i colors. Les més petites i vermelles, unes 100, són de les més distants i ja existien quan l’univers tenia tot just 800 milions d’anys. NASA/ESA.
Foto 6. Nebulosa del Cranc (M1). Gas en expansió de la supernova 1054.NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University).
Foto 7. Imatge en color dels impactes múltiples del cometa P/Shoemaker-Levy 9 en Júpiter. NASA/ESA
Foto 8. Imatge de Mart durant l’oposició del 2001. NASA/ESA
Foto 9. Quatre llunes al voltant de Saturn. NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
Foto 10. Sistemes protoplanetaris en Orió. NASA, ESA and L. Ricci (ESO)
Foto 11. Imatge de Fomalhaut i Fomalhaut b Credit: NASA, ESA, P. Kalas, J. Graham, E. Chiang, E. Kite (University of California, Berkeley), M. Clampin (NASA Goddard Space Flight Center), M. Fitzgerald (Lawrence Livermore National Laboratory), and K. Stapelfeldt and J. Krist (NASA Jet Propulsion Laboratory)
Foto 12. Un disc de pols envolta un fotat negre supermassiu en la galàxia espiral NGC 7052. Roeland P. van der Marel (STScI), Frank C. van den Bosch (Univ. of Washington), and NASA.
Foto 13. Hubble veu com una supernova es separada en quatre imatges per una lent còsmica. NASA, ESA, and S. Rodney (JHU) and the FrontierSN team; T. Treu (UCLA), P. Kelly (UC Berkeley), and the GLASS team; J. Lotz (STScI) and the Frontier Fields team; M. Postman (STScI) and the CLASH team; and Z. Levay (STScI)

Ecos del Cosmos: Per què floten els astronautes?

ISS-42_Samantha_Cristoforetti_prepares_to_eat_a_snack_in_the_Unity_node

Vivim en un món en que la tecnologia està present en la nostra vida quotidiana. Un món que deu gran part del seu desenvolupament als avanços de la ciència de l’últim segle. En les escoles i instituts s’ensenyen els fonaments d’aquesta ciència. Tanmateix, aquest coneixement ha estat assimilat per la majoria de la gent? Un exemple? Un lector del nostre blog ens preguntava: “Per què floten els astronautes?” Com pot preguntar-se això algú? Però una cerca en internet de la pregunta en anglés té unes 400.000 entrades! I la resposta més usual en internet és d’allò més desconcertant: Floten perquè a l’espai no hi ha gravetat. Avui, al programa tractarem d’explicar amb els ulls de la ciència aquesta pregunta. Avui, la gravetat i l’espai


Podcast, Ecos del Cosmos, 30 de gener 2015

(Enllaç antic. No funciona) Podcast, Ecos del Cosmos, 30 de gener 2015

Hui parlem sobre la ingravidesa, amb els seus mites i errors de concepció i sobre com viuen els astronautes a l’espai. En la nostra secció “I a mi què” parlem també sobre cases espacials a la Terra. I a més les nostres seccions habituals “Actualitat astronòmica”, “El cel a simple vista” i el nostre astroconcurs.

Per al programa de hui, la pregunta és:

¿Quina assistenta domèstica d’origen escossés va descobrir la que és probablement la nebulosa més famosa del cel?

Foto: L’enginyera de vol Samantha Cristoforetti de l’Agència Espacial Europea (ESA) prepara el sopar a bord de l’Estació Espacial Internacional (ISS) en l’Expedició 42 el 8 de desembre de 2014. Fixeu-vos com flota i com els cabells encara que curts s’escampen. Wikimedia Commons, NASA.

First orbit

Per conmemorar el primer viatge a l’espai uns realitzadors han fet una pel·lícula lliure. A més a més s’han associat amb YouTube per compartir First orbit amb el món global d’avui en una transmissió especial de l’esdeveniment. La xarxa de Yuri’s Night també mostrarà la pel lícula en més de 500 actes en 72 països de tot el món d’avui!

Ara mateix s’està presentant a la Facultat de Física de la Universitat de Barcelona. Com diu Vilaweb: “Era el 12 d’abril de 1961, avui fa mig segle, i, com ja és habitual aquests últims anys, algunes institucions de tot el món en commemoren la proesa amb una Nit de Iuri Gagarin. La celebració va néixer ara fa just una dècada i, any sobre any, s’ha estès a més i més països. Entre els centenars d’actes d’enguany, n’hi ha uns quants al nostre país, a Barcelona, Gandia i Llinars del Vallès. A la capital catalana, per exemple, la Facultat de Física de la Universitat de Barcelona s’ha associat amb YouTube per compartir l’estrena mundial de ‘Primera òrbita‘, un film lliure confeccionat per a celebrar els cinquanta anys dels vols espacials tripulats.Amb el lema ‘Pau, amor i espai’, els impulsors d’aquestes festes volen recordar el primer cosmonauta que va sortir a l’espai, i que va morir en un estrany accident d’aviació el 27 de març de 1968:

En Iuri no va veure fronteres entre països, ni conflictes entre pobles (…). Allò que va veure fou un planeta magnífic, un petit oasi a l’espai, la casa que tots compartim.‘ Des d’aleshores, desenes d’astronautes han vist i han viscut això mateix. I és en ‘aquest esperit de l’espai’, que ha possibilitat durant moltes dècades la cooperació entre els estats, que els organitzadors volen commemorar la Nit d’en Iuri.”

Poyéjali!

Gagarin

Anen-nos-en! va dir Iuri Gagarin, ja dins de la càpsula esfèrica que el portaria a l’espai ara fa just 50 anys, poc abans de partir.Aquest pilot de proves que va ser escollit entre 3000 pilots de l’Unió Soviètica era clarament el millor de tots. La seua baixa estatura (mesurava 1,57 m) i la seua edat (27 anys) eren exactament el que necessitava el projecte però la seua intel·ligència va encisar l’enginyer en cap del programa espacial soviètic Serguei Pavlov Koroliev, del qual ja vaig parlar en l’aniversari del llançament de la nau Spuknik.

L’entrenament era dur i les proves prèvies amb coets automàtics no sempre funcionaven. Algunes van caure només enlairar-se. Altra va ser destruida per por que caiguera en terreny enemic. Els cosmonautes preseleccionats per al primer vol espacial calcularen que la probabilitat de tornar en vida de la missió era d’un 50%.

El cosmòdrom de Baikonur era totalment secret. Allí foren portats Iuri Gagarin i el seu suplent Gherman Titov. La nit anterior se n’anaren a dormir ben aviat i ja a les 5:30 foren despertats. És clar que cap dels dos va poder dormir però ningú va dir res.

La història, no saben si certa o no, diu que a mitjan camí a la base del coet Vostok 1, R-7 Semyorka, Iuri va fer aturar l’autobús per orinar. Aquesta és una tradició que han seguit tots els cosmonautes des de llavors. Però no sabem com s’ho fan les cosmonautes.

El dia 12 d’abril de 1961, a les 9:07 minuts, hora de Moscou, els coets es posaren en marxa i Iuri Gagarin aconseguí ser el primer ser humà a l’espai. Només 40 minuts més tard tornà a terra en paracaigudes ejectat de la cabina des de 7000 metres. Els coets de separació de la cabina esfèrica i del mòdul de servei actuaren tard. Així no caigué on calia sinó a centenars de quilòmetres de distància. Uns grangers se’l trobaren i no sabien d’on venia. L’incident amb l’espia nord-americà Gary Powers, derribat quan pilotava un U2, estava recent i podia no ser ben rebut. Sort que portava les inicials CCCP (URSS) marcades al casc.

Iuri Gagarin va ser ràpidament considerat un heroi. Però se li va prohibir realitzar la seu gran passió: volar. I, per suposat, mai més va tornar a l’espai. Es va deprimir i  va abusar de l’alcohol. Finalment el van deixar volar fins que, en 1968, s’estavellaria pilotant un MiG-15.

Actualment està enterrat al mur del Kremlin a Moscou.

Per saber-ne més:

Medio siglo del hombre en espacio. Daniel Marín. Revista Astronomía. n. 142. Abril 2011.

 

Astronàutica valenciana

La contribució a la investigació espacial dels científics del País Valencià no és tan minsa com algú podria pensar. Aquest podria dir que l’astronàutica valenciana no existeix i que encara ha de desenvolupar-se des del no res. O que només els gran centres espanyols com l’INTA, el IAC o el IAA són els productors d’instrumentació espacial a l’estat espanyol. Però l’assistència a la xerrada Astronàutica valenciana, dins de les activitats de l’exposició Viure a l’espai… no és tan diferent, actualment al Centre Octubre a València, m’ha fet redescobrir aquesta part de la ciència valenciana que existeix de debò però que no és massa visible.

Ja coneixia, per suposat, l’existència de físics i d’enginyers valencians eficaços en aquestes tasques però la xerrada d’Andrés Russu m’ho va posar tot en context. L’origen, els centres implicats a la Universitat de València, els encerts i entrebancs, i sobre tot la trajectòria d’un petit però potent equip que participa actualment en diversos projectes de la Agència Espacial Europea (ESA).
I veure l’escut de la Universitat on treballe i saber que viatja per l’espai protegint el detector més estimat és emocionant…

Segueix…

Andrés Russu, enginyer electrònic del Grup d’Astronomia i Ciències de l’Espai (GACE) i del Laboratori de Processat d’Imatges (LPI) de la Universitat de València va fer a la conferència Astronàutica valenciana una explicació històrica de tots els projectes en que investigadors valencians han participat en la construcció de ginys espacials.

Tot començà amb el detector de raig X i gamma, LEGRI, llençat com a càrrega útil dins del que va ser el primer satèl·lit espanyol, el Minisat01. Aquest petit satèl·lit va estar en òrbita des del 1997 fins al 2004.

L’objectiu de LEGRI era demostrar la viabilitat de detectors d’estat sòlid de HgI2 i CdZnTe per a astronomia espacial. Legri tenia capacitat de formar imatges i espectres de les fonts de raig X i gamma dins del rang de 10-100 keV.

El problema tècnic fonamental amb aquestes radiacions tan energètiques és que no es poden focalitzar mitjançant espills i lents. Senzillament la radiació les travessa sense problemes. Els especialistes valencians van desenvolupar un sistema de màscares codificades que posades davant del detector difracten la radiació incident i formen un patró de difracció. Després mitjançant diversos algorismes informàtics es reconstrueix la imatge de la font en l’ordinador. El principi és el mateix de com es formen les imatges en la càmera fosca, on un senzill forat en una caixa es capaç de formar una imatge exterior a l’interior de la caixa.

Legri va servir per a entrenar-se en la construcció de detectors més sofisticats per a la participació en missions de l’ESA. Així va sorgir la missió Integral per a la detecció de raigs X i gamma més energètics, de 15 KeV a 10 MeV. La participació de la gent de la Universitat de València va ser fonamental en aquesta missió. El sistema de multiplexació espacial amb les màscares codificades va ser l’aportació del GACE. Aquesta estava feta de tungsté de nombre atòmic 74 i densitat 19,3 g/cm3. Havia d’absorbir la radiació de les zones de la màscara no permeses.

Integral es llençà el 17 d’octubre de 2002 des de la base espacial de Baikonur al Kazajistan. Encara que tenia una vida prevista de 2 anys encara encercla ara la Terra més enllà dels cinturons de Van Allen.

Integral ha detectat explosions de raigs gamma amb una resolució no aconseguida fins ara i ha resolt l’emissió difusa d’aquesta radiació en fonts puntuals.

La participació dels científics valencians en la missió Mega també ha estat decisiva. Plantejada per estudiar els raigs gamma en els rang energètics de 0,4 a 50 MeV constava d’un satèl·lit i d’un globus estrastosfèric. Volant a una altura de 40 km entre Trapani ( Sicília) i Arenosillo (Huelva) havia de recollir les dades des d’aquesta part de la Mediterrània Occidental. Tanmateix problemes de finançament per part de l’Agencia Espacial Italiana han ajornat sine die el projecte.

Tanmateix la missió que més ressò mediàtic va causar va ser la missió UTBI (Under The Background Influence).

L’espai no és apte per a la vida a causa de la manca d’aigua o l’oxigen però també per la presència d’una energia ionitzant (fotons energètics: raigs X i gamma) i partícules (protons, electrons, etc…) que arriben de tots els punts de l’espai a causa d’explosions en estrelles i altres fenòmens violents. Els astronautes en general, però sobretot els que viuen llargues temporades a l’Estació Espacial Internacional (ISS), reben certa quantitat de radiació. La possibilitat de mesurar la radiació de fons en una missió espacial pot resultar útil para el disseny de futures missions.

UTBI va ser el nom d’un projecte d’uns estudiants de la Universitat de València, entre els quals es trobava Andrés Russu, que aquests van presentar a un concurs de l’Agència Espacial Europea i que va ser seleccionat per ser instal·lat a la ISS.

Va ser pujat a bord de l’Estació Espacial durant la missió alemanya Astrolab el novembre 2006. L’astronauta Thomas Reiter va ser l’encarregat de l’activació i control de la UTBI durant els 14 dies de la missió. I allà dalt continua, ara desactivat en el segment rus de la nau, junt a la porta d’evacuació de la ISS.

El detector d’estat sòlid de CdZnTe que porta es troba dins d’una caixa amb la seua pròpia electrònica i les dades es graven en senzilles memòries flash SD de càmera fotogràfica. L’astronauta només ha de tornar les memòries a la Terra per a l’estudi de les dades.

I si us fixeu en les fotos veureu que l’escut de la Universitat de València és ben visible!.

Instrument UTBI

No voldria ser exhaustiu, ni cansar al personal, però els científics valencians participen també en altres missions com la ASIM-MXGS per estudiar les emissions de raigs gamma de l’alta atmosfera terrestre causades per les tempestes. Aquestes mesures “cap  a baix” no han estat mai ben vistes per les potències nuclears donat que podrien ser usades per veure els seus secrets més íntims…. Aquesta futura missió de la ESA està en fase de projecte i serà llençada cap al 2011.

El espectrofotopolarímetre IMAX desenvolupat, entre altres, pel grup de Física Solar del GACE a la Universitat de València serà part de la càrrega útil de la missió Sunrise, que porta un telescopi d’1 metre com a col·lector de llum. Un globus científic serà llençat des de la base de Kiruna, Suècia, amb els instruments i durant unes quantes setmanes el vent el portarà a donar la volta al món. Donat que durant un temps vaig tindre relació amb aquest projecte ja en parlaré més detalladament més endavant.

Sunrise i concretament IMAX podrien considerar-se les missions de prova per a la pròxima missió al Sol de la ESA, Solar Orbiter, que serà llançada cap al 2015 i observarà la nostra estrella de més a prop que Mercuri.

Foto de portada:  Thomas Reiter activant l’UTBI a bord de l’ISS.

Nota: Agraesc a Andrés Russu per les imatges.