Peebles, Mayor i Queloz, premiats amb el Nobel de Física 2019

Com cada any a primers d’octubre les mirades es giren cap a Estocolm per descobrir quins seran els mereixedors dels premis Nobel de Física. Enguany, James Peebles, Michel Mayor i Didier Queloz, pioners en Cosmologia i en la cerca de planetes fora del Sistema Soler, respectivament, són els qui han estat guardonats amb el Nobel de Física  “ per les contribucions al nostre coneixement de l’evolució de l’univers i del lloc de la Terra en el cosmos” . Tots tres són referents en l’astrofísica actual i el premi que rebran de mans del rei de Suècia el pròxim desembre és ben merescut.

El professor Peebles de Princeton University, que rebrà la meitat del guardó, ha estat, juntament amb altres persones, el constructor del marc teòric de la cosmologia moderna des dels anys 60 del segle passat ençà.

L’origen de l’univers des dels primers instants s’explica actualment amb el model del Big Bang. Fa gairebé 14 mil milions d’anys, l’univers era extremadament petit, calorós i dens i formava una sopa de partícules de protons, neutrons, electrons i fotons, que interactuaven entre ells. Des de llavors, l’univers s’ha anat expandint, fent-se més gran i més fred. Poc abans dels 400.000 anys després del Big Bang, es formaren els primers àtoms d’hidrogen i d’heli, amb la qual cosa moltes d’aquestes partícules quedaren lligades, l’univers es va fer transparent i els raigs de llum van poder viatjar per l’espai sense interacció. Encara avui, aquesta antiga radiació ens envolta i el seu estudi detallat ens mostra molts dels secrets de l’univers. Arno Penzias i Robert W. Wilson, allà pel 1967, descobriren aquella radiació fòssil que James Peebles va poder interpretar i descobrir, a partir d’ella, nous processos físics. Tots ells van aconseguir la primera prova experimental que l’univers actual prové d’una explosió inicial calenta. La història apassionant d’aquest descobriment ja la vaig contar fa deu anys en conéixer personalment Robert W. Wilson.

Aquesta radiació del fons de microones és la imatge més primitiva del nostre univers, les primeres mesures de la qual valgueren el Nobel de Física de 1978 per als seus descobridors. Amb la base teòrica adient, aportació de James Peebles, les mesures d’aquest fons de radiació primitiu s’han anat refinant al llarg dels anys amb diversos satèl·lits dedicats. El 1992, el professor Smoot i el seu equip, després de diversos anys de mesuraments i anàlisis de les dades arreplegades pels detectors de microones a bord del satèl·lit COBE de la NASA, van produir mapes del cel que mostraven regions “calentes” i “fredes” amb diferències de temperatura d’una cent mil·lèsima de grau. Aquestes inhomogeneitats en la temperatura, observades per COBE tal com eren quan l’Univers tenia uns 400.000 anys, es consideren les petjades d’aquelles fluctuacions primordials i la confirmació del model del Big Bang. A partir d’aquestes fluctuacions es creu que es formaren les galàxies i els cúmuls de galàxies tal com els coneixem avui dia.

Finalment els resultats obtinguts a partir de les dades recollides per la missió europea Planck amb una resolució espectacular d’aquesta radiació primitiva ens van mostrar un univers del que es coneix només el cinc per cent del seu contingut, la matèria ordinària que constitueix estrelles, planetes, arbres, flors i nosaltres. La resta, el 95%, és matèria fosca i energia fosca desconeguda. Aquest és un misteri i un repte per a la física moderna.

La visió de James Peebles sobre la cosmologia física ha enriquit tot el camp de la investigació i ha posat les bases per a la transformació de la cosmologia durant els darrers cinquanta anys, des de l’especulació fins a la ciència. El seu marc teòric, desenvolupat des de mitjan anys seixanta, és la base de les nostres idees contemporànies sobre l’univers.

Les aportacions dels altres dos premiats, Michel Mayor i Didier Queloz, de la Universitat de Ginebra, són ben diferents. Actualment sabem que més enllà del sistema solar hi ha més de 4000 planetes descoberts que orbiten les seues estrelles. La mítica missió Kepler i l’actual TESS, han estat detectant els darrers 10 anys les subtils variacions de brillantor de les estrelles causades pel trànsit d’un dèbil planeta per damunt del seu disc.

Els guardonats, que rebran l’altra meitat del guardó, van ser els primers que descobriren que una estrella de tipus solar, 51 Pegasi, tenia un planeta al seu voltant, encara que utilitzaren el mètode de les variacions de les velocitats radials.

A l’octubre de 1995, Michel Mayor i Didier Queloz anunciaren el descobriment d’aquest planeta fora del nostre sistema solar, un exoplaneta, que orbitava una estrella de tipus solar a la nostra galàxia, la Via Làctia. A l’Observatori de l’Alta Provença al sud de França, amb instruments a mida, van poder veure com l’estrella 51 Pegasi oscil·lava lleugerament. Aquesta variació de velocitat radial, només podia explicar-se per la presència d’un planeta, anomenat posteriorment 51 Pegasi b, una bola gasosa comparable amb el gegant més gran del sistema solar, Júpiter, que estirava gravitatòriament l’estrella.

Aquest descobriment va iniciar una revolució en astronomia i des de llavors s’han trobat més de 4.000 exoplanetes a la Via Làctia. Encara s’estan descobrint nous mons estranys, amb una increïble riquesa de mides, formes i òrbites. Repten les nostres idees preconcebudes sobre sistemes planetaris i obliguen els científics a revisar les seues teories dels processos físics que hi ha darrere dels orígens dels planetes. Amb nombrosos projectes previstos per començar a buscar exoplanetes, segurament en pocs anys podrem trobar una resposta a l’eterna pregunta de si hi ha vida fora de la Terra.

Els premiats d’aquest any han transformat les nostres idees sobre el cosmos. Mentre que els descobriments teòrics de James Peebles van contribuir a la comprensió de com va evolucionar l’univers després del Big Bang, Michel Mayor i Didier Queloz van explorar els nostres barris còsmics a la recerca de planetes desconeguts. Els seus descobriments han canviat per sempre les nostres concepcions del món.

Més informació:

New perspectives on our place in the universe, Nobel Prize in Physics, 2019

Imatges de ”© Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences”. Imatges lliures per propòsits no comercials.

Un trànsit passat per aigua

Detall trànsit

El dilluns passat va ser el dia del trànsit de Mercuri per davant del Sol. Tots érem preparat per veure l’estrany esdeveniment celeste amb telescopis, càmeres i estàvem a l’espera de desenes de visitants en les dues seus que la Universitat de València tenia preparades per a l’ocasió.

L’observació es faria amb l’ús del telescopi històric de l’Observatori Astronòmic, un telescopi refractor Grubb de l’any 1909 que està ubicat en l’edifici de Rectorat de la Universitat. El trànsit de Mercuri també es podia veure des del Campus de Burjassot, amb telescopis de l’Agrupació Astronòmica de la Universitat i amb els telescopis de l’Aula d’Astronomia.

Mercuri-2Però una borrasca persistent sobre la península ibèrica des de feia una setmana ens ho va impedir. Res va ser possible. Una pluja forta va caure durant tot el dia sobre la ciutat de València i ni tan sols les cúpules dels telescopis es va poder obrir. InfoUniversitat, el diari digital de la Universitat en fa una crònica extensa. Només ens va quedar el recurs d’observar el trànsit per internet a través de telescopis situat ben lluny dels núvols empipadors. Els telescopis de Canàries ens van permetre veure com una petita taca ben fosca corria durant set hores per la superfície del Sol.

Trànsit MercuriNo va ser fins ben entrada de la vesprada, cap a les 19:30, quan començaren a obrir-se grans clars. Els que estaven atents i amb el telescopi i la càmera preparats pogueren durant una hora encara captar l’eixida de Mercuri per davant de la cara del Sol. Va ser el cas de les fotos que pose a l’encapçalament d’aquest apunt.

Els satèl·lits que tenim a l’espai dedicats a l’observació continua del Sol també ens van permetre observar el fenomen amb diferents filtres. El veure com Mercuri corria entre els arcs magnètics i protuberàncies va ser fantàstic. La visió més clara de Mercuri creuant el Sol a principis d’aquesta setmana va ser, segurament, des de l’òrbita terrestre. El Solar Dynamics Observatory va enregistrar-ho no només en llum visible sinó també en bandes de llum ultraviolada.

La pel·lícula mostra el trànsit amb música. Tot i que l’esdeveniment podria resultar científicament reeixit per haver permès determinar millor els components de l’atmosfera ultrafina de Mercuri, sens dubte va ser culturalment exitós per la participació de persones de tot arreu en l’observació d’un fenomen astronòmic poc comú. El trànsit va donar lloc a nombroses imatges procedents de tot el món que s’estan mostrant amb orgull.

Caldria destacar com gent molt hàbil és capaç, no tan sols capaç de captar Mercuri sobre el disc solar, sinó fins i tot d’aconseguir en el mateix moment congelar el pas de l’estació espacial internacional. Està clar que l’estació espacial està molt més prop que Mercuri ja que es veu molt més gran.

L’ombra de Mercuri sobre el Sol va ser realment petita. I més si la comparem a la imatge del trànsit de Venus del passat any 2012. Ací us deixe la comparació que ha fet l’amic Roger Mira.

Trànsit Mercuri vs Venus

Ah! I el dilluns 9, el diari Levante-EMV feia un petit article explicant el fenomen i convidant a la participació en l’observació en les dues seus. Tot molt bé si no fos que d’on van traure la informació va ser de mi i no d’un desconegut Manuel Marco.

Imatges:
1.- Mercuri ja prop de l’eixida del disc solar. Canon EOS amb teleobjectiu 400 mm, més duplicador i filtre infraroig a 100 ISO. 1/4000s f#32
2.- Observació a l’Observatori Astronòmic. InfoUniversitat. Miguel Lorenzo.
3.- Mercuri ja prop de l’eixida del disc solar. Canon EOS amb teleobjectiu 400 mm, més duplicador i filtre infraroig a 100 ISO. 1/4000s f#32
4.- Vídeo del trànsit des del SDO. NASA’s Goddard Space Flight Center, Genna Duberstein. Música: Encompass by Mark Petrie.

9 de maig, trànsit de Mercuri

Mercury_on_Sun_-_Rare_Transit

Mercuri, el planeta més menut del Sistema Solar, passarà per davant del Sol el pròxim 9 de maig i ens oferirà un espectacle celeste ben poc freqüent que és conseqüència de la geometria de les òrbites de Mercuri i de la Terra.

Esteu, per tant, atents ja que el pròxim dilluns 9, a partir de les 13 h. aproximadament, i fins a la posta de Sol, les escasses taques solars que puguen trobar-se en la fotosfera solar estaran acompanyades per una petita taca circular molt més fosca. Durant més de set hores els habitants de la Terra podrem veure com el primer planeta del Sistema Solar es desplaça lentament per davant del disc solar. Aquest estrany fenomen podrà ser observat des de la major part de Sud-Amèrica, tota Europa occidental i l’est de Nord-Amèrica.

Advertència:

L’observació del Sol és perillosa si no es segueixen estrictes normes de seguretat. Aquestes són les mateixes que s’utilitzen en l’observació dels eclipsis de Sol. Estan explicades en l’apunt que faig fer l’any passat per a l’eclipsi fallit del 20 de març: Com mirar l’eclipsi.

Com que els planetes Mercuri i Venus són planetes interiors a l’òrbita de la Terra, des de la superfície terrestre sempre els veiem en les proximitats del Sol. És per això que  els podem observar de nit només unes poques hores abans de l’eixida o després de la posta del Sol.

Si les òrbites de Mercuri i la Terra foren totalment coplanàries, és a dir, si l’òrbita de Mercuri estiguera exactament inserida dins de l’òrbita de la Terra, cada vegada que el Sol, Mercuri i la Terra s’alinearen tindríem una mena d’eclipsi mercurial, altrament dit un trànsit de Mercuri per davant del Sol. I això passaria ben sovint, exactament cada 116 dies. Tanmateix això no ocorre ja que l’òrbita de Mercuri es troba inclinada 7º respecte a l’òrbita terrestre, l’anomenada eclíptica i els alineaments o trànsits són molt més estranys. Només es produeixen cada 7, 13, o 33 anys.

mercurio-transitosAixí, per tant, només hi ha haurà trànsit si Mercuri es troba ben prop de la línia que uneix el Sol, Mercuri i la Terra que és exactament la línia de tall dels plans de les dues òrbites, l’anomenada línia de nodes.

Com que la línia de nodes no es mou pràcticament, tots els trànsits de Mercuri es produeixen al voltant de dues possibles dates, el 8 de maig o el 10 de novembre.

Els trànsits de Mercuri són més freqüents que els de Venus. Els darrers trànsits de Venus els observarem l’any 2004 i l’any 2012 però per veure el següent caldrà esperar fins al segle XXII. Els trànsits de Mercuri, però, són més freqüents ja que el planeta està més prop del Sol i l’òrbita és, per tant, més curta. De mitjana es produeixen 13 trànsits de Mercuri per segle. El darrer va ser l’any 2006 però no es veié des d’Europa.

El trànsit de Mercuri tindrà quatre punts de contacte principals. El moment en que esdevinga cadascun pot variar lleugerament segons la posició de l’observador en la Terra però la diferència de temps no serà major de dos minuts.

  • El Contacte I, o entrada externa, és l’instant en el que el disc del planeta és exteriorment tangent amb el Sol.
  • El contacte II, o entrada interna, és quan el planeta és interiorment tangent amb el Sol. Aleshores es pot veure per primer cop tot el disc del planeta.
  • Durant les hores següents Mercuri travessa el disc solar
  • La culminació del trànsit és l’instant de mínima separació angular entre Mercuri i el Sol per un observador geocèntric (situat al centre de la Terra).
  • El contacte III, o sortida interna, és l’instant en el que el disc del planeta és interiorment tangent al Sol però pel costat oposat al Contacte I.

recorreguttransitca

  • El contacte IV, o sortida externa, és l’instant en el que el disc del planeta és exteriorment tangent al Sol però pel costat oposat al contacte II. El planeta ja no es veu, i el trànsit s’ha acabat.

Per a la zona de la Safor els temps dels contactes seran els següents (en altres indrets pot variar en uns 2 minuts):

Trànsit Mercuri Hora Altura(º) Azimut(º)
Primer contacte I 13:12:30 67.4 152.5
Segon contacte II 13:15:40 66.7 154.3
Màxim 16:56:16 45.7 254.1
Tercer contacte III 20:37:20 3.5 289.9
Quart contacte IV 20:40:31 2.9 290.4

Nombres organitzacions arreu del país han preparat observacions del trànsit del Mercuri tant per al públic en general amb telescopis al peu del carrer com a través d’internet.

La pàgina de la Societat Espanyola d’Astronomia en té la llista completa per a qui busque alguna observació pública.

Des de la Universitat de Barcelona s’estan preparant diverses activitats amb motiu del trànsit: retransmissió online en directe, observació amb telescopis instal·lats enfront del Palau Reial (avinguda Diagonal, Barcelona) i alguna cosa més. Les podeu veure en la pàgina del servidor ServiAstro.

A més s’aniran penjant fotos en temps real en la web http://mercuri2016.ub.edu

transit_Mercu6caDes de la Universitat de València també tractarem d’observar-lo. L’Observatori Astronòmic de la Universitat de València organitza una observació pública del trànsit de Mercuri. L’observació es farà utilitzant el telescopi històric refractor Grubb de l’any 1909. La visita tindrà lloc en la cúpula de l’edifici del Rectorat de la Universitat, a l’avinguda de Blasco Ibáñez,3, València.

A més, el Departament d’Astronomia i Astrofísica   juntament amb l’Associació d’Astronomia de la Universitat, també organitzarà una observació del trànsit des dels telescopis situats en la font del Campus i des de l’Aula d’Astronomia, situada en l’Edifici d’Investigació del Campus de Burjassot.

Les associacions astronòmiques del país també trauran els telescopis al carrer per veure el fenomen. A Catalunya, per exemple, Astroempordà o l’Agrupació Astronòmica de Sabadell faran activitats públiques. Al País Valencià, l’Associació Valenciana d’Astronomia farà una observació popular en l’Umbracle de la Ciutat de les Ciències de València mentre que l’Agrupació Astronòmica de la Safor la farà des del Centre Social de Marxuquera a Gandia.

En termes generals, els requeriments visuals i fotogràfics són similars als necessaris per a observar taques solars i eclipses parcials de Sol: el telescopi ha de comptar amb els filtres adequats per a permetre una observació segura.

Advertència:

L’observació del Sol és perillosa si no es segueixen estrictes normes de seguretat. Aquestes són les mateixes que s’utilitzen en l’observació dels eclipsis de Sol. Estan explicades en l’apunt que faig fer l’any passat per a l’eclipsi fallit del 20 de març: Com mirar l’eclipsi.

Per tal de no crear grans expectatives al públic poc avesat a l’observació astronòmica s’ha d’advertir que el trànsit de Mercuri és un esdeveniment més aviat discret encara que siga un fenomen de gran interès i bellesa astronòmicament parlant. El fet que Mercuri és veja tant petit fa que no es puga observar a ull nu (amb filtre!). Des de la perspectiva del nostre planeta, el diàmetre aparent de Mercuri (d’uns 12,1 segons d’arc) serà unes 158 vegades menor que el del Sol. Per açò, és recomanable usar un telescopi amb un augment entre 50x i 100x per a observar l’esdeveniment. A més a més, la durada del trànsit implica que el moviment del planeta sobre el Sol només s’aprecie si s’observa durant una estona. No s’ha d’esperar l’espectacularitat d’altres fenòmens astronòmics com els eclipsis de Sol o de Lluna.

Imatge:

1.- Mercuri passa sobre el Sol en el trànsit del  9 de novembre de 2006. edhiker. Wilimedia Commons.
2.- Plans orbitals de la Terra i Mart. Crèdits: ESO / Ricardo J. Tohmé.
3.- Vídeo del trànsit de Mercuri. NASA.
4.- Camí que seguirà Mercuri d’est a oest en passar pel node descendent. La línia discontinua de línies curtes representa l’eclíptica o camí del Sol al cel. La línia groga discontinua és el camí que seguirà Mercuri. El nord està dalt.  Serviastro. Universitat de Barcelona.
5.- Logo i enllaç Trànsit de Mercuri. Universitat de Barcelona.

El cel de maig de 2016

Mercury_transit_3

La primavera ha arribat al nostre país i ja serà natural trobar-nos el firmament cada vegada més lliure de núvols, sempre que ens allunyem de les ciutats destructores del cel nocturn a causa del pèssim enllumenat públic.

Els planetes, com sempre, no decebran. Júpiter és el rei de la volta celeste. Continua ben brillant al cel durant la major part de la nit. El planeta gegant és als peus del Lleó i ja es troba ben alt al cel cap al sud en fer-se fosc. Les nits del 14 i 15 de maig, una Lluna en quart creixent es situarà prop de Júpiter.

20160514-Lluna-JupiterEls planetes Mart i Saturn continuen ben junts. Fins ara submergits els darrers mesos en les foscors de la matinada, ara es deixaran finalment veure en el cel a partir d’una hora o de dues després de la posta de Sol. Durant uns dies ens oferiran un espectacle per als amants de les conjuncions celestes, o altrament dit, ball dels planetes.

La nit del 21 de maig, a partir de les 23 h., veurem eixir un trio de lluminàries celestes. Mart i Saturn estaran sobre la constel·lació de l’Escorpí, mentre que la Lluna plena s’hi trobarà situada sobre el planeta roig. La nit següent, el 22 de maig, la Lluna haurà avançat al cel uns 13º cap a l’est i llavors la veurem situada al costat del planeta dels anells, com es pot comprovar en la figura adjunta.

20160522-Lluna-Saturn-MartL’esdeveniment més impactant del mes serà, però, el trànsit de Mercuri per davant del Sol.

I, és que el pròxim 9 de maig, a partir de les 13 h. aproximadament, les taques solars que puguen trobar-se en la fotosfera solar estaran acompanyades per una taca circular molt més fosca. Durant més de set hores els habitants de la Terra podrem veure com el primer planeta del Sistema Solar es desplaça lentament per la cara solar. Aquest estrany fenomen podrà ser observat des de la major part de Sud-Amèrica, tota Europa occidental i l’est de Nord-Amèrica. Els trànsits de Mercuri són més freqüents que els de Venus. Els darrers trànsits de Venus els observarem l’any 2004 i l’any 2012 però per veure el següent caldrà esperar fins al segle XXII. Els trànsits de Mercuri, però, són més freqüents ja que el planerecorreguttransitcata està més prop del Sol i l’òrbita, per tant, més curta. De mitjana es produeixen 13 trànsits de Mercuri per segle. El darrer va ser l’any 2006 però no es veié des d’Europa.

Al final de la setmana posaré més informació sobre el trànsit de Mercuri del pròxim dilluns 9 de maig així com de totes les institucions que oferiran l’observació del fenomen per la xarxa o bé realitzaran observacions populars pels carrers de les ciutats del país.

La Lluna presentarà les següents fases en hora local:

Fase Mes Dia Hora
Lluna nova Maig 6 21 30
Quart creixent Maig 13 19 02
Lluna plena Maig 21 23 15
Quart minvant Maig 29 14 12

Si voleu obtenir més informació podeu punxar aquest enllaç. També podeu veure un senzill un mapa del firmament del mes de maig de 2016. I tot això gràcies al Planetari de Quebec.

Imatges:

1.- Trànsit de Mercuri del 8 de novembre 2006 amb les taques #921, 922 i 923. El punt prop del centre cap a baix a la dreta és Mercuri. Fixeu-vos en la petitesa del planeta enfront del disc del Sol. Treball propi. Brocken Inaglory. Wikimedia Commons.
2-3. – Vista de la posició dels planetes en algunes dies del mes de maig 2016. Stellarium.
4.- Camí que seguirà Mercuri d’est a oest en passar pel node descendent. La línia discontinua de línies curtes representa l’eclíptica o camí del Sol al cel. La línia groga discontinua és el camí que seguirà Mercuri. El nord està dalt.  Serviastro. Universitat de Barcelona.