El "escudo magnético" de la nube de gas que colisionará con el disco de nuestra galaxia

La Nube de Smith, una gigantesca masa de hidrógeno gaseoso que se encuentra en rumbo de colisión con nuestra galaxia, la Vía Láctea, se aproxima a nosotros a más de 240 kilómetros por segundo. Su impacto está previsto para dentro de unos 30 millones de años, y se cree que la entrada de tanto gas en nuestra galaxia ocasionará la formación de muchas estrellas nuevas en un plazo bastante breve de tiempo. Pero primero la nube tiene que sobrevivir al paso a través del halo o atmósfera de gas caliente ionizado que rodea a la Vía Láctea.

Unos astrónomos, usando el observatorio Karl G. Jansky VLA en Socorro, Nuevo México, Estados Unidos, y el radiotelescopio GBT en Virginia Occidental, del mismo país, han descubierto un campo magnético en el interior profundo de la nube, que puede protegerla durante su meteórica inmersión en el disco de nuestra galaxia.

Recreación artística de la Nube de Smith en rumbo de colisión contra la Vía Láctea. La nube se muestra aquí en tonos mayormente rojizos y amarillentos en el sector inferior de la ilustración. (Imagen: Bill Saxton / NRAO / AUI / NSF)

Este descubrimiento hecho por el equipo de Alex Hill, un astrónomo de la CSIRO (por las siglas del inglés "Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation") de Australia, podría ayudar a explicar cómo las llamadas nubes de alta velocidad (HVCs por sus siglas en inglés) se mantienen casi intactas durante sus fusiones con los discos de las galaxias a las que caen y en las que pueden proporcionar material de construcción para una nueva generación de estrellas.

En condiciones normales, la travesía por el halo de la galaxia debería despedazar a estas nubes de hidrógeno antes de que llegasen al disco galáctico, donde se forman la mayoría de las estrellas.

El enigma de cómo esas nubes de gas pueden sobrevivir a su travesía por el interior de una galaxia, hasta llegar al disco de la misma, puede, por tanto, explicarse por su campo magnético, que actuaría a modo de escudo protector. Hill cree que hay buenas razones para creer que los campos magnéticos pueden impedir que tales nubes se "desintegren" en el halo galáctico como un meteorito ardiendo en la atmósfera de la Tierra.

El origen del campo magnético de la Nube de Smith sigue siendo un misterio. El campo que se observa ahora es demasiado grande para haber existido en su estado actual cuando se formó la nube. Quizás el campo fue amplificado por el movimiento de la nube a través de un sector del halo galáctico.

Una investigación anterior indica que la Nube de Smith ya ha sobrevivido una vez al paso a través del disco de nuestra galaxia, y ahora, a unos 8.000 años-luz del disco, está empezando su reentrada.

2013 batirá un nuevo récord de emisiones globales de CO2

Se han presentado las últimas cifras del proyecto Global Carbon Project, una iniciativa codirigida por científicos del Centro Tyndall para la Investigación del Cambio Climático en la Universidad de East Anglia (Reino Unido) que sigue la evolución global de las emisiones de CO2. Los resultados, que publica la revista Earth System Science Data Discussions, reflejan que este año se alcanzará la cifra récord de 36 mil millones de toneladas.

El aumento del 2,1% previsto para 2013 significa que las emisiones por la quema de combustibles fósiles están un 61% por encima de los niveles de 1990, el año de referencia del Protocolo de Kioto. El incremento de 2013 se produce, además, después de otro similar del 2,2% en 2012.

"Los gobiernos reunidos en Varsovia esta semana –en la Cumbre sobre Cambio Climático– tienen que ponerse de acuerdo sobre la forma de revertir esta tendencia”, dice la profesora Corinne Le Quéré del Centro Tyndall y directora del informe denominado Global Carbon Budget.

“Las emisiones deben caer sustancial y rápidamente –añade– si queremos limitar el calentamiento global por debajo de dos grados. Las emisiones adicionales anuales causan más calentamiento y cambio climático”.

El Global Carbon Budget revela que los mayores contribuyentes a las emisiones de combustibles fósiles en 2012 fueron China (27%), Estados Unidos (14%), la Unión Europea (10%) y la India (6%).

El aumento de las emisiones de combustibles fósiles en 2012 y 2013 fue más lento en comparación con la media del 2,7% de los últimos 10 años. Las tasas de crecimiento de CO2 de los principales países emisores en 2012 fueron China (5,9%) e India (7,7%). Por su parte, las emisiones de EE UU disminuyeron un 3,7% y en Europa un 1,8%.

La mayoría de las emisiones provienen del carbón (43%), seguido del petróleo (33%), el gas (18%), el cemento (5,3%) y la quema de gas (0,6%). El crecimiento en el carbón en 2012 representó el 54% del total de las emisiones de combustibles fósiles. Las emisiones de CO2 derivadas de la deforestación y otros cambios de uso del suelo añadieron otro 8%.

Junto al último Global Carbon Budget se ha lanzado el Atlas del Carbono, una nueva plataforma on line que muestra los mayores países emisores de carbono del mundo con más claridad que nunca.

El 2012 estuvo caracterizado por el fuerte crecimiento de las emisiones de China, y por la externalización del Reino Unido de las suyas. La plataforma también permite comparar las emisiones de los países de la UE y ver cuales proporcionan los mayores servicios ambientales al resto del mundo para eliminar CO2 de la atmósfera. (Fuente: University of East Anglia)

El calentamiento global del mar

El descubrimiento de que, a profundidades medias, el Océano Pacífico se ha calentado en los últimos 60 años 15 veces más rápido que en ciclos naturales de calentamiento de los últimos 10.000 años, subraya el hecho de que el calentamiento global de la atmósfera podría haber sido aún peor si una parte del calor no hubiera sido absorbida por el mar. Por otra parte, el hallazgo también demuestra que una velocidad menor de calentamiento atmosférico no es garantía de que el calentamiento global se esté debilitando, ya que el calor ausente en la atmósfera puede simplemente estar "oculto" en el mar.

Los climatólogos Braddock Linsley del Observatorio Terrestre Lamont-Doherty, adscrito a la Universidad de Columbia, en la ciudad de Nueva York, Yair Rosenthal, de la Universidad Rutgers de Nueva Jersey, y Delia Oppo, del Instituto Oceanográfico de Woods Hole (WHOI) en Massachusetts, todas estas entidades en Estados Unidos, realizaron una reconstrucción de las temperaturas del Océano Pacífico en los últimos 10.000 años, llegando al ya citado descubrimiento del calentamiento del Pacífico a profundidades medias 15 veces más rápido en los últimos 60 años que en los 10.000 años anteriores.

Los científicos del Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC) están de acuerdo en que gran parte del calor que los humanos hemos puesto en la atmósfera desde la década de 1970 a través de las emisiones de gases de efecto invernadero probablemente ha sido absorbido por el mar. Sin embargo, el hallazgo del calentamiento tan rápido en el Pacífico resalta la gran magnitud que puede alcanzar el fenómeno, y sugiere que los océanos pueden estar recibiendo una parte de las consecuencias del calentamiento global antropogénico más extensa de lo asumido hasta ahora. "Puede que hayamos subestimado la eficacia del mar como depósito para el calor y la energía", plantea Rosenthal. Si esto es cierto, en parte es bueno, porque nos ha librado de efectos peores del calentamiento global atmosférico, pero en parte es malo porque significa que el calentamiento global de la Tierra es mayor de lo creído. Eso sin agregar que, aún cuando tomemos medidas para reducir los gases de efecto invernadero, el clima tardará mucho más en refrescarse pues entonces comenzará a liberarse todo este calor almacenado en los océanos.

Un hervidero galáctico lleno de gas caliente

Las galaxias son entes sociales que se encuentran principalmente en grupos o cúmulos – grandes concentraciones de galaxias impregnadas de gas disperso. Este gas puede alcanzar temperaturas superiores a los 10 millones de grados, brillando con intensidad en la banda de los rayos X y haciéndose visible ante los detectores de XMM-Newton, el observatorio de rayos X de la Agencia Espacial Europea (ESA).

Cuando las galaxias se desplazan en estos inmensos hervideros, revuelven el gas y forjan estructuras asimétricas, tal y como se puede ver en esta imagen compuesta del grupo galáctico NGC 5044, el más brillante de todo el firmamento en la banda de los rayos X. 

(Foto: E. O’Sullivan & ESA

El grupo lleva el nombre de la enorme galaxia elíptica que se encuentra en su centro, rodeada por decenas de galaxias espirales más pequeñas o incluso enanas. Esta imagen es una composición de fotografías en la banda óptica procedentes del catálogo DSS (Digitalized Sky Survey) e imágenes en el infrarrojo y en el ultravioleta tomadas por los telescopios WISE y Galex de la NASA, respectivamente. La imagen está salpicada de estrellas en primer plano. 

La gran mancha azul muestra la distribución del gas caliente que inunda el espacio entre las galaxias de NGC 5044, obtenida por XMM-Newton. Gracias a estas observaciones en rayos X, los astrónomos han sido capaces de seguir el rastro de los átomos de hierro forjados en las explosiones estelares que tuvieron lugar en el interior de las galaxias del grupo. La distribución de los átomos de hierro se muestra en color violeta. 

Incrustadas en el seno del gas caliente se pueden distinguir varias nubes de plasma más energéticas, que emiten ondas de radio – un recuerdo de la actividad de un antiguo agujero negro supermasivo oculto en el centro del grupo. Estas nubes se corresponden con los filamentos verdes que se extienden desde la galaxia central, fotografiados por el radiotelescopio GMRT en Pune, India. 

La distribución del gas intergaláctico y de sus ingredientes es asimétrica, siendo más intensa en la parte superior derecha del hervidero y con un segundo cúmulo en su extremo inferior izquierdo.

Los astrónomos piensan que una galaxia atravesó esta región hace varios millones de años, agitando el gas. La culpable habría sido la galaxia espiral NGC 5054, situada más allá de la esquina inferior izquierda de esta imagen.

El tránsito de NGC 5054 también podría haber provocado la forma retorcida del filamento de plasma.

Esta imagen fue publicada por primera vez en la Galería de Imágenes de XMM-Newton en octubre de 2013. Su análisis está recogido en la publicación de E. O’Sullivan et al. “The impact of sloshing on the intra-group medium and old radio lobe of NGC 5044”. (Fuente: ESA)

El cometa ISON sufre un estallido de actividad y ya es observable a simple vista

El cometa ISON ha sorprendido a los astrónomos con un reciente estallido de actividad que ha aumentado considerablemente tanto su producción de gases como su brillo, hasta el punto de hacerlo observable a simple vista. Investigadores del Instituto de Astrofísica de Andalucía (España) participan en diversas campañas de observación diseñadas para estudiar el cometa antes y después de su paso por el perihelio, el momento de su máximo acercamiento al Sol, y analizar sus características y actividad en detalle. 

Los cometas, pequeños cuerpos sólidos helados, sufren modificaciones dramáticas según se aproximan al Sol y aumenta la temperatura: los hielos se calientan, evaporan (subliman) y arrastran consigo los granos de polvo, que al quedar libres reflejan la luz solar y dan lugar a la coma (la mancha difusa central que envuelve al núcleo) y las colas. Sin embargo, también pueden producirse episodios más violentos de actividad, en los que el brillo del cometa se intensifica súbitamente, como acaba de ocurrir en ISON. 

Pablo Santos Sanz, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) que participa en una campaña de observación de ISON desde el radiotelescopio IRAM de treinta metros, ha informado de un aumento de unas quince veces en la sublimación de ácido cianhídrico (HCN) en apenas cuarenta y ocho horas, y diversas fuentes apuntan también a un aumento de la sublimación de agua, todo lo que hace que el cometa sea ya prácticamente visible a simple vista sin instrumentos ópticos (en un cielo con condiciones de visibilidad óptimas). 

"Una posible explicación para el estallido reside en que el eje de rotación ha estado bastante alineado con la dirección Sol-cometa, de modo que solo un hemisferio del núcleo cometario ha recibido radiación y puede haber "hielos frescos" (en el otro hemisferio) que apenas hayan recibido luz solar hasta ahora. Conforme ISON se vaya acercando al sol irá cambiando también la posición del punto subsolar en el cometa y, por tanto, habrá partes que de repente reciban radiación y puedan sublimar", indica José Luis Ortiz, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC). 

ISON desde el OSN (11 de octubre). (Foto: Fernando Moreno (IAA-CSIC))

El Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) mantiene un puesto destacado a nivel internacional en ciencia cometaria, como muestra su participación en la misión Rosetta (ESA), que próximamente alcanzará el cometa 67 P/Churyumov-Gerasimenko. Científicos del centro participan en numerosas campañas de observación desde distintos observatorios (Observatorio de Calar Alto, Observatorio de Sierra Nevada, Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma, radiotelescopio IRAM en el Pico Veleta...) para extraer el máximo de información del acercamiento de ISON al Sol. 

Así, se obtendrá un espectro integral y casi simultáneo de varios lugares de la coma de ISON, lo que permitirá determinar qué moléculas se hallan presentes a lo largo de toda la coma o “atmósfera” del cometa y en qué cantidad. Se buscará un compuesto nunca hallado en cometas derivado del fósforo, un elemento esencial para la vida, así como hielos o granos de polvo de carácter orgánico. Se determinará la tasa de producción de gas del cometa y se estudiarán las propiedades de las partículas de polvo, e incluso se realizará un seguimiento de su variabilidad en función de su posición con respecto al Sol y del índice de rotación del núcleo.

C/2012 S1 (ISON) fue descubierto el 21 de septiembre de 2012 por astrónomos rusos, empleando un telescopio de la Red Internacional Científica Óptica cuyo acrónimo en inglés dio nombre al cometa. Aunque las primeras noticias apuntaban a que ISON brillaría más que la luna llena, lo que llevó a considerarlo "el cometa del siglo", ya sabemos que esas estimaciones eran demasiado optimistas. Sin embargo, la evolución de un cometa depende de tantos factores (tamaño del núcleo, composición, órbita, densidad, rotación, número de veces que ha pasado cerca del Sol, etc...), que resulta prácticamente imposible predecir cuánto brillará.

Primeros resultados del detector de materia oscura más sensible del mundo

Después de tres meses de rastreo, el detector de materia oscura más sensible del mundo ha demostrado sus capacidades y ya ha permitido descartar como detecciones de materia oscura a algunas candidatas a detección que se registraron en otros experimentos, y que difícilmente se habrían podido aclarar sin el LUX.

El detector LUX (de las palabras en inglés Large Underground Xenon) está emplazado bajo las Colinas Negras (o las Black Hills en inglés), de Dakota del Sur, Estados Unidos, en un recinto del Laboratorio Sanford (Sanford Lab) situado a unos 1.480 metros (unos 4.850 pies) de profundidad. Se trata del dispositivo más sensible diseñado hasta ahora para buscar la materia oscura.

Nadie sabe de qué está hecha la materia oscura, ni jamás se la ha podido observar directamente, pero muchos físicos están seguros de que existe debido a la manera en que su atracción gravitacional atrae a las concentraciones visibles de materia normal en el espacio. Esto sólo les permite determinar cuánta de esta misteriosa materia existe en el universo (cinco veces más que la cantidad de materia ordinaria), pero no de qué está hecha. La materia oscura parece concentrarse más en unos puntos del cosmos que en otros, pero se asume que hay partículas de materia oscura circulando por todas partes, y que algunas llegan a la Tierra.

El físico Jeremy Mock, de la Universidad de California en Davis, inspecciona el tanque de xenón líquido en el corazón del detector LUX, antes de que la cámara fuese llenada de agua purificada. (Foto: Matt Kapust / Sanford Lab)

El LUX requiere un ambiente con las menores perturbaciones posibles. En su emplazamiento a gran profundidad bajo tierra está protegido de la radiación cósmica que bombardea de manera constante la superficie de la Tierra. El LUX también debe ser protegido de las pequeñas cantidades de radiación natural que proviene de la masa rocosa circundante. El núcleo de la máquina es un tanque de titanio, que tiene más o menos el tamaño de una cabina de teléfono, lleno con alrededor de un tercio de tonelada de xenón líquido, enfriado a unos 100 grados centígrados bajo cero (unos 150 grados Fahrenheit bajo cero). El núcleo está a su vez encerrado dentro de un tanque de acero inoxidable de unos 6 metros (20 pies) de alto y 7 metros y medio (25 pies) de diámetro, que alberga más de 250.000 litros (más de 70.000 galones) de agua desionizada ultrapura, destinada a escudar a la máquina frente a la radiación gamma y los neutrones errantes.

Se barajan varias identidades para la materia oscura. A la espera de hacer un descubrimiento que demuestre que una de ellas corresponde a la materia oscura, los científicos van avanzando de momento por la vía de la eliminación de posibilidades. Si un hallazgo demuestra que la materia oscura no puede tener una de esas identidades propuestas, la lista de candidatos se reduce y la investigación se concentra en ellos.

Las partículas de materia oscura no emiten luz. Por eso los científicos del LUX buscan evidencias de las colisiones de partículas de materia oscura contra átomos de xenón dentro de la cámara del detector. Si entre todas las partículas que interaccionen con átomos de xenón, hay algunas que concuerdan con alguno de los modelos teóricos más aceptados para la materia oscura, entonces los científicos deberían ser capaces de detectar a dichas partículas de materia oscura a partir de sus colisiones.

Por ahora, el modelo teórico favorito para las partículas de materia oscura es el de las Partículas Masivas de Interacción Débil, o WIMPs por sus siglas en inglés

Recientemente, otro equipo de investigación, usando detectores ultrafríos basados en el silicio, comunicó públicamente tres posibles detecciones de WIMPs. Las dudas sobre estas tres candidatas de detección eran difíciles de aclarar. Sin embargo, gracias al LUX, que fue diseñado para tener una sensibilidad detectora de WIMPs mayor que la de cualquier otro detector existente, se ha determinado, tras sus tres primeros meses de funcionamiento, que aquellas posibles detecciones de materia oscura no lo son. Si lo hubieran sido, en el LUX se habrían hecho unas 1.600 detecciones durante este periodo de tres meses, y eso no ha ocurrido.

En el proyecto LUX trabajan físicos de diversas instituciones de Estados Unidos y Europa, incluyendo la Universidad Brown, en Providence, Rhode Island, Estados Unidos, la Universidad de California, y el University College de Londres. El físico Matthew Szydagis, de la Universidad de California en Davis, es el responsable de coordinar los análisis de datos entre los miembros del equipo del LUX. Mani Tripathi, profesor de física en la universidad antedicha, es uno de los siete investigadores fundadores de la iniciativa, quienes propusieron el experimento LUX en 2006.

Observando más detalladamente los mares y lagos de Titán

Las mejores condiciones de visibilidad, tanto por la orientación del Sol, como por el cielo despejado y las maniobras adecuadas por parte de la sonda espacial Cassini, le han permitido a esta nave tomar nuevas y reveladoras imágenes de los mares y lagos de metano y etano líquidos que existen cerca del polo norte de Titán. Las imágenes revelan nuevas pistas sobre cómo se formaron los lagos y sobre el ciclo “hidrológico” similar al de la Tierra, que impera en Titán, y en el que intervienen hidrocarburos en vez de agua.

Este mosaico en colores falsos, obtenido a partir de datos infrarrojos recogidos por la sonda espacial Cassini, revela las diferencias en la composición de los materiales de la superficie alrededor de los lagos de hidrocarburos en Titán. (Imagen: NASA/JPL-Caltech/Universidad de Arizona/Universidad de Idaho)

Aunque cerca al polo sur de Titán existe un gran lago y varios de menor tamaño, casi todas las grandes masas líquidas de Titán aparecen cerca del polo norte. El enigma persiste, ante la ausencia de una explicación clara al respecto.

Los científicos de la Cassini han podido estudiar buena parte del terreno con el radar, que puede penetrar bajo la espesa capa de nubes y niebla de Titán. Hasta ahora, los instrumentos de la Cassini sólo han podido percibir el terreno de esta región de Titán desde posiciones y con perspectivas visuales que nunca han sido las idóneas.

Recientemente, varios factores se combinaron de un modo que les otorgó a estos instrumentos oportunidades únicas de observación. Dos recientes sobrevuelos proporcionaron mejores perspectivas visuales. La luz del Sol ha comenzado a sustituir la oscuridad del invierno que ocultaba el polo norte de Titán cuando la Cassini llegó al sistema de Saturno hace nueve años. Un espeso manto de niebla que se ceñía en su día sobre el Polo Norte también se ha disipado al acercarse el verano del hemisferio norte. Y el tiempo casi sin nubes y sin lluvias en Titán continuó durante los recientes sobrevuelos de la Cassini.

as nuevas imágenes son mosaicos en luz infrarroja basados en datos obtenidos durante los recientes sobrevuelos de Titán. El análisis de estas imágenes revela diferencias en la composición del material alrededor de los lagos. Los datos sugieren que parte de los lagos y mares de Titán se evaporaron, dejando en esa luna un panorama comparable al de las llanuras de sal de la Tierra.
Los lagos de Titán tienen formas muy distintivas, redondeadas, con los bordes abruptos y orillas muy empinadas. Se han propuesto varios mecanismos de formación. Uno de ellos es el desprendimiento de tierra después de una erupción volcánica. Otra explicación plausible es que se trata de terrenos kársticos, o sea en los cuales hay un líquido o líquidos que disuelven el lecho rocoso. En el caso de la Tierra, este último mecanismo es responsable de paisajes tan llamativos como por ejemplo las Cavernas de Carlsbad en Nuevo México.

Lanzada en 1997, la Cassini ha estado explorando el sistema de Saturno desde 2004.

Un año completo de Saturno equivale a 30 años terrestres, y la Cassini ya ha podido observar casi un tercio del año de Saturno.

La región de los lagos septentrionales de Titán es una de las más intrigantes en el sistema solar, en parte por su similitud con la Tierra, tal como subraya Linda Spilker, científica del proyecto Cassini, en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, en Pasadena, California.

Una sonda lunar envía un láser a la estación de la ESA en Tenerife

La Estación Óptica Terrestre de la ESA en Tenerife ha recibido señales en forma de luz láser procedentes de una sonda de la NASA actualmente en órbita de la Luna, a 400.000 kilómetros de distancia de la Tierra. La velocidad de transmisión de datos ha sido muy superior a la que se logra con ondas de radio tradicionales, lo que supone un avance muy significativo en las comunicaciones en el espacio.

La nave LADEE (siglas en inglés de Explorador de la Atmósfera y el Polvo Lunar) fue lanzada el 7 de septiembre y entró en órbita lunar en octubre. Además de estudiar el entorno lunar, LADEE está equipada con un nuevo terminal láser. 

Estación de Tenerife. (Foto: ESA)

Las comunicaciones entre satélites y estaciones de tierra, incluida la red de antenas de seguimiento de la ESA, Estrack, se basa actualmente en ondas de radio. El nuevo sistema óptico permite alcanzar velocidades de transmisión de datos muy superiores a las que se consiguen con los enlaces de radio.

La Estación Óptica Terrestre, instalada en el Observatorio del Teide, en Tenerife, cuenta con un terminal láser avanzado desarrollado en Suiza y Dinamarca, capaz de comunicarse con LADEE empleando haces de gran precisión.

“Adquirimos las primeras señales de LADEE el 26 de octubre, y desde entonces hemos llevado a cabo una serie de enlaces ópticos que han proporcionado una comunicación láser muy rápida”, dice Zoran Sodnik, jefe de proyecto de la ESA.

“Ya hemos recibido datos de hasta 40 Mbit/s, una velocidad varias veces superior a la que se consigue en una conexión doméstica de banda ancha”.

El contacto con Tenerife se ha producido apenas unos días después de que LADEE hiciera historia el pasado 18 de octubre, con la primera transmisión láser desde la órbita lunar, recogida desde la estación de la NASA en White Sands, Nuevo México, EEUU. LADEE está transmitiendo también a una tercera estación situada en el Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en California. 

Las comunicaciones láser en longitudes de onda del infrarrojo cercano pueden convertirse en la mejor opción de cara al futuro, cuando el objetivo sea descargar gran cantidad de datos desde una nave en órbita de la Tierra, Marte u otros planetas incluso más distantes. 

Además, los equipos de comunicación láser son más pequeños y ligeros que los sistemas de radio actuales, lo que permitirá reducir costes y dejar más espacio para cargas científicas.

“La participación de la estación de la ESA en Tenerife en un proyecto de la NASA es un hito importante”, dijo Badri Younes, viceadministrador asociado para comunicaciones espaciales y navegación en la sede central de la NASA en Washington DC. 

“En este inicio de la era de las comunicaciones ópticas, juntos hemos demostrado el valor de la interoperabilidad en las comunicaciones entre nuestras agencias espaciales”.

Con los primeros dos pases de comunicaciones con LADEE el 26 de octubre, y otros seis más el 29 de octubre, el equipo de la ESA en Tenerife está haciendo los últimos ajustes en el hardware de la estación -especialmente para la subida de datos- y mejorando los procedimientos.

“Estamos estudiando algunas dificultades iniciales relacionadas con la extrema precisión en el apuntado que exige la comunicación láser, algo bastante normal en esta fase”, dice Klaus-Juergen Schulz, de la ESA, responsable de sistemas de estaciones terrestres en el Centro Europeo de Operaciones Espaciales (ESOC), en Darmstadt, Alemania.

“Estamos seguros de que la campaña de pruebas confirmará el interés futuro de los links ópticos de alta velocidad”.

A lo largo de las próximas semanas los ingenieros de la ESA ensayarán el envío a la nave de datos a 20 Mbit/s, y obtendrán mediciones muy precisas de tiempo de viaje que serán usadas para calcular la órbita de la nave.

El equipo vigilará las condiciones atmosféricas durante la transmisión, y aprenderá cómo mejorar aún más las operaciones, con ayuda de equipos especiales proporcionados por el Instituto para las Comunicaciones y la Navegación del Centro Aeroespacial Alemán, del DLR. (Fuente: ESA)

Más de un centenar de fotones controlados mediante un solo bit cuántico

Un equipo de físicos ha hecho que una cantidad sin precedentes de partículas de luz (fotones) se comporten de un modo propio de la mecánica cuántica, asumiendo más de un estado a la vez. En este caso, la luz está en la forma de fotones de microondas atrapados.

En los modelos actuales de la computación cuántica, los científicos suelen describir sistemas compuestos por muchos componentes cuánticos artificiales conocidos como qubits.

Los fotones son una buena herramienta para transferir información entre tales qubits, pero su capacidad para servir como qubits es limitada, debido a que es difícil controlarlos.

En la nueva investigación se ha logrado controlar más de un centenar de fotones mediante un solo bit cuántico. (Imagen: Recreación artística por Jorge Munnshe en NCYT de Amazings)

La nueva investigación, llevada a cabo por el equipo de Robert Schoelkopf y Brian Vlastakis, de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut, Estados Unidos, muestra que se puede controlar una gran cantidad de fotones (más de 100 en este caso) con la ayuda de un sólo qubit.

Esto sugiere la posibilidad de que un grupo de fotones pueda pronto desempeñar el papel de muchos qubits, minimizando potencialmente el coste y la escala de los dispositivos de computación cuántica.

Hace apenas unos años, alcanzar este nivel de control sobre un sistema tan grande no habría parecido posible.

Con los resultados obtenidos en los experimentos de la nueva investigación, se abren atajos potenciales para desarrollar nuevos modos de realizar las funciones necesarias para una futura computadora cuántica.

La computadora cuántica, una tecnología todavía en estado embrionario, sería una herramienta con una velocidad de procesamiento de información exponencialmente mayor que la de las supercomputadoras más sofisticadas de la actualidad.

Hallado el púlsar más cercano a un agujero negro supermasivo

Un equipo internacional liderado por el Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC), en España, ha descubierto el púlsar más cercano a un agujero negro supermasivo conocido hasta el momento. Se trata del SGR J1745-2900, detectado por una potente emisión de rayos X desde la dirección de Sagittarius A* (Sgr A*), el agujero negro supermasivo que reside en el centro de la Vía Láctea, a unos 26.000 años luz del Sistema Solar.

El 24 de abril de 2013, el satélite Swift detectó la poderosa emisión de rayos X. En un principio fue interpretada como una llamarada procedente del centro galáctico, pero un día después se observó una corta emisión de rayos X desde una posición consistente a la de Sgr A*, con un espectro y duración muy similar a la de un magnetar, una estrella de neutrones con campos magnéticos muy intensos.

Se trataba de SGR J1745-2900, un joven púlsar con naturaleza de magnetar y con un período rotacional de 3,76 segundos. Se ha calculado que existe un 90% de probabilidades de que esté orbitando alrededor del agujero negro. Para monitorizar su actividad y detectar su posición respecto a la de Sgr A*, los científicos emplearon el observatorio espacial Chandra de rayos X de la NASA.

Vista con múltiples longitudes de onda del campo de SGR J145-2900 y Sgr A*. La imagen azul muestra la vista del centro galáctico de XMM-Newton 6.4 keV y el cuadro negro,a una caja de 500 X 500 alrededor de la posición del magnetar. (Foto: CSIC)

“Gracias a la resolución angular de este telescopio, uno de los más potentes que tenemos en el espacio, pudimos detectar el nuevo magnetar, justo donde habíamos localizado días antes la fuente de la llamarada. Además, concluimos que al magnetar y al agujero negro supermasivo les separan entre 0,1 y 2 pársercs, que equivale a 0,3-6 años luz”, explica Nanda Rea, investigadora del Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC), en Barcelona.

La naturaleza de este púlsar tan cercano a Sgr A* sugiere, según los investigadores, que hay en la Vía Láctea tantos magnetares como púlsares, o que la región central de la galaxia es un caldo de cultivo para la formación de magnetares, posiblemente por su alta densidad de estrellas supermasivas.

El púlsar podría estar situado dentro del disco de estrellas jóvenes y masivas observado alrededor del centro de la galaxia. “SGR J1745-2900 no es sólo el primer púlsar hallado a una distancia sub-pársec, sino que además supone la primera estrella de neutrones conocida que podría formar un sistema binario con un agujero negro”, resalta Rea. (Fuente: CSIC)

Explorando la física que conecta el mundo cuántico con el universo clásico

¿Cómo se manifiesta en el mundo cuántico el fenómeno de la temperatura? La temperatura es algo que todos conocemos en nuestra vida cotidiana dentro del universo en su concepción clásica, pero resulta difícil imaginarla en el universo cuántico.

Un experimento en la Universidad Tecnológica de Viena en Austria ha permitido observar directamente la aparición y la propagación de temperatura en un sistema cuántico. Sorprendentemente, las propiedades cuánticas se pierden, aunque el sistema cuántico esté por completo aislado y sin conexión con el mundo exterior.

El principio puesto de manifiesto por el experimento. Al inicio de éste, la nube de átomos está en un estado cuántico de orden casi perfecto, simbolizado por átomos grises. Con el paso del tiempo, se pierde este orden cuántico y se extiende el desorden a través del sistema a una velocidad bien definida, un hecho simbolizado por la mezcla de átomos rojos y grises. Este desorden puede ser asociado a la aparición de una temperatura. Las propiedades cuánticas iniciales se pierden únicamente como resultado de interacciones entre los átomos, sin ninguna influencia del mundo exterior. (Imagen: Universidad Tecnológica de Viena)

La conexión entre el mundo microscópico de la física cuántica y el mundo que conocemos por nuestra experiencia cotidiana, la cual está asociada a objetos mucho más grandes, sigue siendo enigmática. Cuando se mide un sistema cuántico, resulta inevitable perturbarlo y que se pierdan algunas de sus propiedades cuánticas.

Se puede preparar, por ejemplo, una nube de átomos de tal modo que cada átomo se encuentre simultáneamente en dos lugares diferentes, formando una superposición cuántica perfecta. Sin embargo, al medir la ubicación de los átomos se destruye esta superposición. Todo lo que queda son átomos ubicados en lugares bien definidos. Se comportan como lo harían objetos clásicos.

En este caso, la medición (un contacto con el mundo exterior) inicia la transición del comportamiento cuántico al comportamiento clásico. ¿Pero qué sucede si un sistema cuántico no recibe influencia alguna del exterior? ¿Pese a ello pueden aparecer propiedades clásicas?

El equipo de Tim Langen y Jörg Schmiedmayer está estudiando nubes compuestas de varios miles de átomos. Una nube así es lo bastante pequeña para poder aislarla de forma eficaz del resto del mundo, pero es lo suficientemente grande como para estudiar en ella cómo se pierden las propiedades cuánticas.

En el experimento, las nubes de átomos se dividen en dos mitades. Después de cierto tiempo, éstas se comparan entre sí. De esta manera, los científicos pueden medir el grado de conexión mecánica cuántica entre las nubes. Inicialmente, esta conexión es perfecta; todos los átomos están en un estado cuántico altamente ordenado. Pero como la nube es un gran objeto compuesto por mil
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Después de cierto tiempo, el desorden se extiende por toda la nube. La observación trascendental es que esta pérdida de propiedades cuánticas se debe sólo a efectos cuánticos dentro de la nube de átomos, sin ninguna influencia del mundo exterior. En cierto modo, la nube atómica se comporta como su propio universo en miniatura; está aislada del entorno, así que su comportamiento está determinado únicamente por sus propiedades internas.

Hasta ahora, sólo se había conjeturado sobre dicho comportamiento, pero los experimentos realizados por el equipo de Langen y Schmiedmayer demuestran que la naturaleza realmente se comporta de esta manera.