lunes, 25 de junio de 2012

Husmeando en la "despensa" de un agujero negro

Los agujeros negros tragan todo lo que se acerca a ellos y a menudo son alimentados por el gas y el polvo de su entorno.

Un equipo internacional de investigación ha centrado su atención en un depósito de material de esta clase, o en lo que se podría definir como la "despensa" de un agujero negro.

Usando interferometría en la banda del infrarrojo cercano, observaron la región interior de la galaxia NGC 3783, la cual contiene un agujero negro rodeado por un anillo toroidal de polvo. Este toroide aparentemente es el depósito de gas y polvo que alimenta al disco de gas caliente (el disco de acreción propiamente dicho), que, siguiendo las metáforas alimentarias, podríamos definir como el plato del que come el agujero negro supermasivo, aposentado en el centro de la galaxia.

Las observaciones se llevaron a cabo mediante el VLTI, que es uno de los más grandes interferómetros del mundo y que está emplazado en Cerro Paranal, Chile. El VLTI es gestionado por el Observatorio Europeo Austral (ESO por sus siglas en inglés).


Las observaciones de estos anillos toroidales son muy difíciles, ya que sus dimensiones son muy pequeñas. Un telescopio gigante con un diámetro de espejo de más de 100 metros sería capaz de proporcionar la resolución angular requerida, pero desafortunadamente los telescopios de este tamaño no estarán disponibles en un futuro próximo. Esto plantea la pregunta: ¿Existe una estrategia alternativa que proporcione la alta resolución requerida?

La solución consiste en combinar simultáneamente la luz captada por dos o más telescopios ya que las imágenes formadas por la combinación de tomas de distintos telescopios, que se denominan interferogramas, contienen información de alta resolución.

En las observaciones de NGC 3783, se utilizó el instrumento de interferometría AMBER para combinar la luz infrarroja de dos o tres telescopios del conjunto del VLTI.

Este método interferométrico es capaz de alcanzar una resolución angular extrema, que es proporcional a la distancia entre los telescopios. Dado que la mayor distancia entre los cuatro telescopios del VLTI es de 130 metros, la resolución angular que se obtiene es tan alta como la resolución teórica de un telescopio con un diámetro de espejo de 130 metros, una resolución que es 15 veces mayor que la resolución de uno solo de los telescopios del VLTI, que tienen un diámetro de espejo de 8 metros.

La evaluación de los interferogramas le permitió al equipo determinar el radio del compacto anillo toroidal de polvo en NGC 3783: 0,52 años-luz.

En la investigación, dirigida por Gerd Weigelt, también han trabajado Makoto Kishimoto y Karl-Heinz Hofmann, todos del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania.

miércoles, 20 de junio de 2012

Contaminación y nubarrones, mayor calentamiento atmosférico

La contaminación del aire está calentando la atmósfera a través de un vehículo relativamente inesperado: los nubarrones tan típicos de las tormentas veraniegas. Así se desprende de los resultados obtenidos en una investigación basada en modelos digitales, llevada a cabo por el equipo de la química Jiwen Fan del Laboratorio Nacional estadounidense del Pacífico Noroeste, en Richland, Washington, Estados Unidos.

Aún no está claro hasta qué punto este efecto de calentamiento queda contrarrestado por el efecto neto de enfriamiento que ejercen las nubes de otras clases. Para averiguarlo, los investigadores deberán incorporar en los modelos globales del clima este conocimiento nuevo sobre el efecto causado por estas nubes de tormenta.

La contaminación atmosférica causada por actividades humanas tiende en bastantes casos a fortalecer a las nubes de tormenta, causando que sus topes superiores, en forma de yunque, se desarrollen a gran altura y capturen más calor, especialmente durante la noche, según las conclusiones a las que se ha llegado en este estudio.


Jiwen Fan argumenta que los modelos climáticos globales no reproducen este efecto debido a que, a las escalas en que trabajan, las nubes de tormenta simuladas en dichos modelos no incluyen un nivel tan alto de detalle. "La gran cantidad de calor atrapada por las nubes que han alcanzado un grado mayor de desarrollo gracias a la contaminación podría afectar potencialmente a la circulación regional y modificar los sistemas climáticos", afirma Fan.

En lo que se refiere a su comportamiento dentro del sistema climático de la Tierra, las nubes son uno de los componentes más pobremente conocidos.

Los típicos nubarrones de tormenta reflejan hacia el espacio una gran parte de la energía solar que incide sobre ellas, pero también atrapan el calor emitido por la superficie terrestre, bien sea por radiación o tomando el que trae el vapor de agua, y devuelven este vapor de agua de regreso a la superficie en forma de lluvia, lo que hace de estas nubes una pieza fundamental del mecanismo subyacente en el ciclo hidrológico.

lunes, 18 de junio de 2012

Descubren un polvo ultrafino que debe estar presente en todas partes del universo

Después de varios años de investigación, el equipo del físico Tom Hill de la Universidad Rice en Houston, Texas, ha logrado aclarar un enigma que desconcertó a los científicos envueltos en el análisis de los datos reunidos por la sonda espacial Cassini de la NASA.

En el nuevo estudio, Hill y sus colegas describen e interpretan lo que encontraron en los datos de la Cassini: Una clase de partículas espaciales hasta ahora desconocida, granos nanométricos de polvo cargados eléctricamente. Creen además que estas partículas existen en todas partes del universo

Si, tal como parece, están en lo cierto, este estudio constituye la primera vez que se consigue medir y analizar tales partículas.

Las mediciones de los granos nanométricos se realizaron durante tres sobrevuelos a Encélado, una de las pequeñas lunas heladas de Saturno. Encélado despertó un gran interés en la comunidad científica en 2005, cuando una cámara de la Cassini captó en luz visible una serie de géiseres en erupción cerca de su polo sur. Además de las partículas de polvo de hielo visibles, los géiseres arrojan vapor de agua al espacio, y tres sobrevuelos en 2008 y 2009 ofrecieron a los científicos la primera oportunidad para hacer mediciones en el interior de los penachos de los géiseres.


"La percepción común sobre el espacio es que está enormemente vacío, pero eso es inexacto", argumenta agudamente Hill.

El Sol emite un flujo supersónico de partículas, que se conoce como viento solar, y este flujo se extiende por todo el sistema solar como un plasma de electrones e iones, eléctricamente cargados. Hill y sus colegas han presentado una descripción de cómo el plasma en la magnetosfera de Saturno interactúa con los granos nanométricos y les imparte una carga negativa a medida que se alejan de Encélado. Los granos de polvo en los penachos son grumos de moléculas de agua presentes en una amplia gama de tamaños, desde tan pequeños que sólo corresponden a conjuntos de unas pocas moléculas de agua, hasta tan grandes que igualan el tamaño de las partículas convencionales de humo.

El tamaño de los granos nanométricos es tan peculiar que les dota de un conjunto de características no presentes en otros tipos de materiales. Por ejemplo, los granos nanométricos se ven muy afectados tanto por la fuerza gravitacional como por la electromagnética. Esto contrasta notablemente con el caso de las partículas más grandes, que están dominadas por la gravedad, y con el de las partículas más pequeñas y cargadas eléctricamente, que están dominadas por la fuerza electromagnética.

Se desconoce por el momento qué repercusiones tendrá el hallazgo en la astrofísica y la cosmología, y hasta qué punto habrá que reescribir teorías. De todos modos, algunos cosmólogos ya habían especulado con la idea de que partículas del tamaño de esos granos nanométricos forman parte de las densas nubes de polvo de donde nacen las estrellas.

Hill, profesor de física y astronomía, es investigador del Espectrómetro de Plasma de la Cassini, o CAPS, un instrumento diseñado para medir los electrones e iones cargados. El instrumento fue diseñado y construido en el Instituto de Investigación del Sudoeste, en San Antonio, Texas, Estados Unidos, por un equipo internacional dirigido por David Young.

Hill comenzó a participar en trabajos relacionados con el diseño y uso del CAPS a mediados de 1980, cuando los científicos del programa Cassini aún estaban tratando de obtener fondos para construir la nave espacial.

miércoles, 13 de junio de 2012

Estrella despedazada por un agujero negro

Se ha obtenido la evidencia más directa hasta el momento de una estrella despedazada al aproximarse demasiado a un agujero negro supermasivo.

El observatorio espacial GALEX (Galaxy Evolution Explorer, o Explorador de la Evolución Galáctica) de la NASA, y el telescopio Pan-STARRS1 en la cima del Monte Haleakala, en Maui, Hawái, fueron de los primeros que ayudaron a identificar los restos estelares.

Los agujeros negros supermasivos, con masas que son millones y hasta miles de millones de veces más grandes que la del Sol, están ocultos en el centro de la mayoría de las galaxias. Estos poderosos monstruos permanecen tranquilos hasta que alguna víctima inocente, como por ejemplo una estrella, se acerca lo suficiente como para ser despedazada por sus colosales fuerzas gravitacionales.


Los astrónomos ya habían detectado estos homicidios estelares, pero ésta es la primera vez que han identificado a la víctima. Usando varios telescopios en tierra y en el espacio, un equipo de astrónomos dirigido por Suvi Gezari de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, Estados Unidos, identificó a la víctima como una estrella rica en helio. La estrella se encuentra en una galaxia a 2.700 millones de años-luz de distancia.

Cuando las fuerzas gravitacionales de un agujero negro supermasivo despedazan a una estrella, parte de los restos cae hacia el agujero negro, mientras que lo demás es expulsado a altas velocidades. El equipo de Gezari, Armin Rest del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, y otros especialistas está observando el brillo del gas estelar que va cayendo al agujero negro. También son testigos de la firma espectral del gas expulsado, que, según los análisis, está compuesto mayormente por helio.

Esta observación aporta datos importantes sobre el entorno hostil existente alrededor de los agujeros negros, y también sobre los tipos de estrellas atrapadas en el vórtice que existe a su alrededor. No es la primera vez que la desafortunada estrella observada ha tenido un encuentro con este monstruoso agujero negro.

El equipo cree que este mismo agujero negro arrancó la envoltura de hidrógeno que rodeaba al núcleo de la estrella hace mucho tiempo. La estrella probablemente ya agonizaba como tal. Después de consumir la mayor parte de su hidrógeno, debió crecer en tamaño, convirtiéndose en una gigante roja. Los astrónomos creen que esta estrella hinchada estuvo girando alrededor del agujero negro en una órbita muy elíptica, similar a la órbita alargada de un cometa alrededor del Sol. En una de sus aproximaciones a menor distancia, la estrella fue despojada de su hinchada atmósfera por la potente gravedad del agujero negro. Los restos estelares continuaron su viaje alrededor del centro, hasta que se aventuraron aún más cerca del agujero negro hasta afrontar su aniquilación total.

martes, 12 de junio de 2012

El robot Opportunity se pone de nuevo en marcha tras su quinto invierno en Marte

Con su abastecimiento diario de energía incrementado por la mayor incidencia de la luz solar, el robot Opportunity de la NASA, ha hecho ya un breve trayecto hacia fuera del sitio que le ha servido de refugio invernal durante los últimos meses.

Este lugar es esencialmente un afloramiento geológico que proporciona una pendiente orientada hacia el Sol, la cual ha sido idónea para ayudar al robot a mantener una adecuada captura de energía solar de la que abastecerse durante el invierno marciano.

El sitio, informalmente bautizado como "Greeley Haven", también acoge objetivos de interés científico en los que el Opportunity ha estado trabajando durante estos meses.

El nombre Greeley Haven es un homenaje al geólogo planetario Ronald Greeley (1939-2011), quien fue miembro del equipo científico de los vehículos robóticos de superficie para Marte, y que también trabajó en muchas otras misiones interplanetarias.

Durante los meses transcurridos en Greeley Haven, el Opportunity ha utilizado los espectrómetros y la cámara microscópica de su brazo robótico para inspeccionar más de una docena de objetivos a su alcance dentro del terreno de ese afloramiento geológico.

Las señales de radio emitidas por el Opportunity desde su refugio durante los meses del invierno marciano, sirvieron también para una investigación sobre el interior de Marte, al proporcionar información precisa acerca de la rotación del planeta.


El Opportunity ha estado explorando la región marciana de Meridiani Planum desde que aterrizó en el Planeta Rojo en Enero de 2004. Llegó a la sección de Cabo York del borde del cráter Endeavour en agosto de 2011, y ha estado estudiando allí rocas y diversos rasgos del terreno.

El cráter Endeavour otorgó al Opportunity la oportunidad de hacer mucho trabajo productivo. El cráter tiene 22 kilómetros (14 millas) de diámetro, o sea que es más de 20 veces mayor que el cráter Victoria, el cual el Opportunity examinó durante dos años. Un tipo de depósito geológico detectado desde la órbita en algunos lugares al borde del cráter Endeavour contiene minerales antiguos de arcilla, una evidencia de la existencia en el pasado de condiciones húmedas, y menos ácidas que las reinantes en entornos húmedos de la misma época detectados en lugares que el Opportunity visitó durante sus primeros siete años en Marte.

Un destino posterior para el Opportunity se encuentra más al sur, en un segmento del borde, llamado Cabo Tribulación, donde se han detectado, desde la órbita, arcillas antiguas.

El Opportunity y su gemelo, el Spirit, completaron su misión principal de tres meses en Marte en abril de 2004. Ambos robots continuaron explorando Marte durante años, ampliando así sus respectivas misiones. Ambos han hecho importantes descubrimientos sobre entornos húmedos en el Marte antiguo, que pudieron ser favorables para sustentar formas de vida microbiana. Spirit dejó de comunicarse en 2010.

Un nuevo robot, Curiosity, ya va a bordo de una sonda espacial rumbo a Marte, donde llegará en agosto de 2012.

Un cráter de Marte muestra cómo cambió el clima del planeta

La sonda Mars Express de la ESA nos envía imágenes de un cráter en Marte que podría albergar pruebas de cómo evolucionó el clima del planeta, fluctuando de forma significativa debido a cambios en la orientación de su eje de rotación.

El 19 de junio de 2011, Mars Express apuntó su cámara estéreo de alta resolución a la región marciana de Arabia Terra, fotografiando los cráteres Danielson y Kalocsa.

El primero recibe el nombre de George E. Danielson, una persona clave en el desarrollo de varias cámaras embarcadas en satélites de exploración del Planeta Rojo. En esta imagen de Mars Express, Danielson es el cráter de la derecha (norte), de unos 60 km de diámetro.


El cráter Kalocsa, en el centro de la imagen, tiene un diámetro de unos 33 km y es un kilómetro menos profundo que su vecino. Lleva el nombre de una ciudad húngara, famosa por su observatorio astronómico.

Danielson, al igual que muchos cráteres en la región de Arabia Terra, está lleno de material sedimentario que, en este caso, ha sufrido una fuerte erosión con el paso del tiempo. En su interior se pueden distinguir unas formaciones rocosas con una estratificación muy peculiar, conocidas como yardangs.

Un yardang es una especie de colina estilizada, tallada en la base rocosa o en cualquier material consolidado o semi-consolidado por la acción abrasiva de las partículas de polvo o arena arrastradas por el viento.

Aquí en la Tierra podemos encontrar yardangs en las regiones desérticas, con claros ejemplos en el Norte de África, Asia Central y en el desierto de Arizona, en los Estados Unidos.

En el caso del cráter Danielson, los sedimentos podrían haber sido cementados por el agua procedente de un acuífero subterráneo, antes de ser erosionados por el viento en una etapa posterior de la historia geológica del planeta.

La orientación de los yardangs hizo pensar a los científicos que unos fuertes vientos de dirección norte-noreste (en esta imagen, la esquina inferior derecha) fueron los responsables tanto del depósito de los sedimentos originales como de su posterior erosión, cuando el clima se volvió más árido.

En la imagen también se puede apreciar un campo de dunas, de color más oscuro, de unos 30 kilómetros de longitud, que atraviesa la región de los yardangs. Se piensa que esta formación tuvo su origen en una etapa muy posterior.

En el fondo del cráter se puede distinguir una serie de estratos, con una separación y espesor bastante uniformes, que van alternando su orientación.

Algunos científicos piensan que estas formaciones podrían indicar fluctuaciones periódicas en el clima de Marte, producidas por cambios regulares en la orientación del eje de rotación del planeta. De ser así, los distintos estratos se habrían depositado en distintas épocas de la historia del planeta.

En contraste, el cráter Kalocsa muestra una topografía completamente diferente.

En este segundo cráter no se aprecian depósitos estratificados. Se piensa que esto podría ser debido a la mayor elevación de su base, que habría evitado que entrase en contacto con el hipotético acuífero subterráneo que cementó los sedimentos del cráter Danielson.

Otra hipótesis sugiere que este cráter es más joven que su vecino, habiéndose formado cuando ya no había agua en la región. (Fuente: ESA)

lunes, 11 de junio de 2012

El clima de la Tierra podría alcanzar un punto de no retorno


Derretimiento de la capa de hielo de Groenlandia
 La revista científica Nature publica esta semana un artículo, con la participación de científicos españoles, que advierte del posible cambio del estado planetario actual. Según las conclusiones, la posibilidad de alcanzar un punto de no retorno de la situación se debe al consumo de combustibles fósiles y a la alta tasa de crecimiento de la población mundial.

El impacto del conjunto de alteraciones que está sufriendo el planeta es mayor que la suma individual de cada una de esas alteraciones.

Jordi Bascompte, investigador de la Estación Biológica de Doñana del CSIC y coautor del trabajo, dice que “estos cambios parecen involucrar alteraciones en la química de la atmósfera y los océanos, y grandes trastornos en los flujos de energía desde el principio hasta el final de la cadena alimentaria”.

El incremento de la población está asociado a un mayor consumo de recursos y energía, y a la transformación y fragmentación del paisaje que alteran las condiciones atmosféricas, oceánicas y terrestres que, a su vez, amenaza la supervivencia de la biodiversidad actual.

El trabajo también señala aspectos como una pérdida de la productividad en las tierras de cultivo, una menor capacidad de almacenamiento de CO2 y el colapso del stock pesquero.

Eloy Revilla,  investigador de la Estación Biológica de Doñana y otro de los autores del trabajo, considera que “incluso las áreas inalteradas del planeta sufrirán las consecuencias si estos impactos directos superan el 50%”. Según el artículo, si la tasa de incremento de la población se mantiene y también lo hace el nivel de consumo de recursos, este porcentaje será alcanzado hacia 2025 y llegará al 55% en 2045.


Para minimizar estos posibles impactos y no superar la barrera del 50%, el estudio propone las siguientes medidas: reducir la tasa de crecimiento anual de la población y su consumo de recursos asociado, sustituir el mayor nivel energético posible por fuentes renovables, aumentar la eficiencia en la producción de alimentos y mejorar la gestión de las zonas de la Tierra que aún no han sido dominadas por humanos.

Según el artículo, la humanidad está en una encrucijada crítica en la que debe decidir si quiere guiar los cambios del planeta o simplemente dejar que las cosas sucedan. Según Revilla: “esos porcentajes deberían preocuparnos muy seriamente”.

A lo largo de la historia, la Tierra ha vivido cinco grandes episodios de extinciones masivas asociados a cambios climáticos que han modificado las características de todo el planeta. Estas épocas de transición solo representan un 5% de la historia del planeta, mientras que el resto del tiempo se ha mantenido estable.

El último gran cambio tuvo lugar hace unos 14.000 años, cuando el 30% de la superficie terrestre perdió la capa de hielo que la cubrió durante el último periodo glacial. La última edad de hielo había durado unos 100.000 años, mientras que el periodo de transición se alargó unos 3.300 años. Desde entonces, el planeta ha mantenido unas características más o menos estables hasta la aparición y el desarrollo de la civilización humana.

Actualmente, la tasa de crecimiento anual de la población es de unos 77 millones de personas, casi 1.000 veces superior que la experimentada hace entre 10.000 años y 400 años, cuando se situaba en unas 67.000 personas. El estudio destaca que el incremento de la población ha traído consigo la transformación del 43% de la superficie terrestre en áreas urbanas y agrícolas.

Del mismo modo, los humanos gobiernan el uso de hasta el 40% de la producción primaria mundial, lo que limita el acceso de otras especies a este recurso. A su vez, el consumo de combustibles fósiles ha supuesto un aumento de la concentración de CO2 atmosférico de un 35% y ha provocado un descenso del 0,05 en el pH oceánico. (Fuente: CSIC/SINC)

lunes, 4 de junio de 2012

La extraña asimetría magnética que el Sol está experimentando

Cada 11 años, aproximadamente, el campo magnético global del Sol se invierte por completo; el polo norte se convierte en sur, y viceversa. Es como si un imán lentamente perdiera su campo magnético normal y lo ganara en el sentido contrario. Pero, por supuesto, el Sol no es un simple imán, y las causas de este fenómeno, por no mencionar los complejos procesos que ocurren durante la transición en este ciclo solar de 11 años, no son fáciles de representar en un mapa.

Sin embargo, cartografiar los campos magnéticos locales del Sol es crucial para entender cómo, y cuándo, el Sol sufrirá el próximo cambio. Tal inversión coincide con la fase de mayor actividad solar en cada ciclo, lo que se conoce como "máximo solar".

Aunque el ciclo se desarrolla de manera bastante puntual, cada 11 años, en dos nuevos estudios se ha corroborado lo asimétrico que este proceso es realmente.

Valiéndose de observaciones procedentes de observatorios en la Tierra y en el espacio, el equipo de Jonathan Cirtain, del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, ha constatado que actualmente la polaridad en el norte del Sol parece haber disminuido hasta cerca de cero, es decir, aparentemente ya está en marcha allí la nueva inversión magnética, mientras que en el polo sur justo ahora está empezando a disminuir la polaridad.

En este mismo instante, hay un desequilibrio entre los polos norte y sur, tal como señala Cirtain. "El norte ya está en transición, muy por delante del polo sur, y no entendemos por qué".

Lo desvelado por ambos estudios indica además que el cambio en el polo norte solar se ha adelantado con respecto a las predicciones generales, puesto que el máximo solar durante este ciclo se producirá en 2013.

En las labores de investigación también ha intervenido Nat Gopalswamy de la NASA.