16 de septiembre de 2014

Así se forman las galaxias de disco

Durante el mes de agosto publiqué dos posts en este blog sobre nacimientos: el nacimiento de los planetas y el nacimiento de las galaxias elípticas. Hoy os voy a hablar de otro nacimiento: el de las galaxias de disco. Pero el hecho de explicar cómo nacen, también quedará encaminado la explicación del hecho de que sean el tipo de galaxias más abundantes del universo conocido.

La creación de las galaxias de disco

La nueva investigación sobre este tipo de galaxias la ha llevado a cabo un grupo internacional de científicos liderado por Junko Ueda, investigador en la Japan Society for the Promotion of Science y autor principal de un artículo publicado en la revista Astrophysical Journal Supplement donde se muestran los resultados.

Y han presentado un sorprendente hallazgo: han observado que la mayor parte de colisiones de galaxias situadas entre 40 y 600 millones de años luz de nosotros provocan la creación de galaxias de disco. Este tipo de galaxias, que incluyen a las galaxias espirales como la nuestra y las galaxias lenticulares, se definen por regiones en forma de rosca formadas por gas y polvo. Las galaxias elípticas, por contra, quedan fuera de esta categoría.

El error de las elípticas

Hace tiempo, era aceptado por la práctica totalidad de la comunidad astronómica que la fusión de galaxias de disco acabarían formando galaxias elípticas. Simulaciones por ordenador realizadas en los años 70 así lo confirmaban. De hecho, se pensaba que la gran mayoría de las galaxias del universo era elípticas, pero las últimas observaciones contradecían este resultado, ya que el 70% de las galaxias observadas, son galaxias de disco.

Imagen 1: Aspecto de las antenas de ALMA en la meseta de Chajnantor, a 5000 metros sobre el nivel del mar. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Garnier (ALMA).

Tras analizar 37 galaxias que se encuentran en las últimas etapas de la fusión, el equipo científico que ha realizado la investigación sugiere que la abundancia de estas galaxias de disco es real ya que las colisiones podrían formar este tipo de galaxias, en lugar de elípticas.

El equipo instrumental

Para obtener los resultados se usaron estos telescopios:

- ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).
- CARMA (Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy).
- SMA (Submillimeter Array).
- NRAO (National Radio Astronomy Observatory).
- FCRAO (Five College Radio Astronomy Observatory).

Tras la adquisición de datos con todos estos telescopios, analizaron la emisión de monóxido de carbono (CO) como indicador de gas molecular.

Nuestra propia galaxia

Esta investigación supone, hasta la fecha, el estudio más amplio de gas molecular en galaxias y ha proporcionado una visión única sobre cómo se podría haber formado nuestra propia galaxia. En base a los resultados, casi la totalidad de las fusiones muestran áreas de gas molecular en forma de rosco, identificadas como galaxias de disco en formación.

Imagen 2: Cada uno de los objetos de esta imagen ilustra una de las 30 fusiones de galaxias. Los contornos de las galaxias individuales indican la dispersión del monóxido de carbono, mientras que el color representa el movimiento del gas, que se aprecia rojo si se aleja y azul si se acerca. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/SMA/CARMA/IRAM/J. Ueda et al.

"Por primera vez hay evidencia observacional sobre el hecho de que la fusión de galaxias pueda dar lugar a galaxias de disco. Es un paso importante e inesperado hacia la comprensión del misterio del nacimiento de las galaxias de disco", explica Ueda.

Pero esto no acaba aquí. Queda todavía mucho por descubrir. "Tenemos que empezar a centrarnos en la formación de estrellas en estos discos de gas", afirma Ueda. "Sabemos que la mayoría de las galaxias del universo distante también tienen discos. Sin embargo todavía desconocemos si las fusiones de galaxias también son responsables de estas galaxias de disco o si se forman por gas frío que cae gradualmente en la galaxia. Tal vez hemos encontrado un mecanismo general que se aplica en toda la historia del universo", concluye.

Todavía queda mucho por hacer, pero éste ha sido un primer paso importante para comprender el mecanismo de formación de la unidad fundamental del universo: las galaxias.
Los resultados de estas observaciones se han publicado en la revista Astrophysical Journal Supplement (agosto de 2014) por J. Ueda et al. bajo el título "Cold Molecular Gas in Merger Remnants. I. Formation of Molecular Gas Discs".
El equipo está formado por Junko Ueda (JSPS/NAOJ, Japón), Daisuke Iono (NAOJ/SOKENDAI, Japón), Min S. Yun (University of Massachusetts, Estados Unidos), Alison F. Crocker (University of Toledo, Estados Unidos), Desika Narayanan (Haverford College, Estados Unidos), Shinya Komugi (Kogakuin University/ NAOJ, Japón), Daniel Espada (NAOJ/SOKENDAI, Japón; ALMA Observatory, Chile), Bunyo Hatsukade (NAOJ, Japón), Hiroyuki Kaneko (University of Tsukuba, Japón), Yoichi Tamura (University of Tokyo, Japón), David J. Wilner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Estados Unidos), Ryohei Kawabe (NAOJ/SOKENDAI, Japón; University of Tokyo, Japón) y Hsi-An Pan (Hokkaido University, Japón; SOKENDAI/NAOJ, Japón).

12 de septiembre de 2014

Curiosity llega a Mount Sharp

¡Buenas noticias! Tras un largo viaje finalmente el rover Curiosity ha llegado a Mount Sharp, la montaña ubicada en el centro del cráter Gale y principal destino de la misión. Jim Green,
director de la Planetary Science Division de la NASA Washington (Estados Unidos) ha hecho referencia a este hito: "Curisity comienza un nuevo capítulo [...] Después de un aterrizaje histórico e innovador junto con sus exitosos descubrimientos, la continuidad científica está asegurada".
 
Primeros trabajos en Mount Sharp
 
El recorrido de Curiosity en Mount Sharp comenzará con un examen en las laderas de la montaña en un punto de entrada cercano a un afloramiento llamado Pahrump Hills. "El viaje ha sido histórico" dice John Grotzinger, científico de la misión en el California Institute of Technology en Pasadena (Estados Unidos).
 
Imagen 1: Panorámica de "Amarosa Valley", situado en la ladera de Mount Sharp. Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS.
 
La decisión de acceder por Pahrump Hills permitirá obtener un mejor conocimiento de la geografía de la región mediante análisis de varios afloramientos. Dos de ellos fueron examinados el mes pasado por el rover revelando notables diferencias de terreno con lo explorado el pasado año a lo largo de su viaje.
 
El primer afloramiento resultó ser demasiado inestable como para ser perforado, pero fue examinado por los instrumentos del rover obteniendo un alto contenido de silicio. El segundo, fue examinado con el teleobjetivo de la cámarra del mástil mostrando una superficie de grano fino entremezclada con sulfato.
 
Imagen 2: Uno de los dos afloramientos, llamado "Bonanza King" captado por las cámaras del rover Curiosity. Créditos: NASA/JPL-Caltech/MSSS.
 
A pesar de que estas diferencias en el terreno no son apreciables en las observaciones realizadas por los orbitadores, el equipo del rover depende en gran medida de las imágenes tomadas por el MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) para planificar las rutas y marcar los lugares de estudio del rover.
 
 
Imagen 3: Mapa topográfico que muestra una parte del cráter Gale cuando Curiosity aterrizó el 6 de agosto de 2012. Créditos: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona.
 
El cambio de trayectoria
 
Curiosity alcanzó su posición actual después de un recorrido que fue modificado a principios de año debido a unas pequeñas roturas en las ruedas producidas por un terreno lleno de rocas afiladas inscrustadas en el suelo, produciendo agujeros en cuatro de las seis ruedas del rover. "El tema de las ruedas provocó la decisión de llevar el rover hacia al sur antes de lo planeado", explica Jennifer Trosper, Deputy Project Manager del Curiosity en el Jet Propulsion Laboratory. "Tras unos meses de conducción con dificultades, finalmente hemos llegado al punto de entrada de Mount Sharp [...]. Ahora que estamos aquí ajustaremos las operaciones en base a la conducción", añade. 
 
El objetivo cumplido
 
Tras aterrizar en el interior del cráter Gale en agosto de 2012, Curiosity cumplió en su primer año de operaciones su principal objetivo: determinar si Marte alguna vez ofreció condiciones ambientales favorables para la vida microbiana. Analizando rocas sedimentarias arcillosas en la región conocida como Yellowknife Bay aportó pruebas de la existencia de un antiguo lago de agua dulce que contenía los ingredientes básicos para la vida y una fuente de energía química.
Nota de prensa: 
 
Referencias: 
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10 de septiembre de 2014

Tectónica en Europa

La tectónica de placas es una realidad en nuestro planeta. Desde que Alfred Wegener propusiera la teoría de la deriva continental hasta que se descubrieran las 58 placas que conforman la superficie de nuestro planeta, no ha pasado demasiado tiempo.

La actividad tectónica podemos apreciarla casi a diario: desde erupciones volcánicas hasta terremotos. Las placas tectónicas y sus movimientos sobre el manto modelan nuestro planeta, y hasta ahora, la Tierra había sido el único cuerpo celeste con actividad tectónica conocida.

De nuevo, Europa

Pero recientemente los científicos han encontrado pruebas de tectónica de placas en la luna Europa de Júpiter. Han encontrado una clara evidencia visual de hielo en expansión en la corteza de Europa analizando las imágenes tomadas por la sonda Galileo de la NASA. Lo que no han encontrado todavía son zonas en las que la corteza es destruida para crear sitio para que se expandan las placas.

Los geólogos planetarios Simon Kattenhorn, de la University of Idaho (Estados Unidos), y Louise Prockter, del Applied Physics Laboratory en la Johns Hopkins University en Laurel (Estados Unidos), descubrieron unos inusuales límites geológicos. "Durante años estuvimos desconcertados sobre cómo se podrían formar estos nuevos terrenos", afirma Prockter. "Creo que hemos encontrado la respuesta”, añade.

El movimiento tectónico

La superficie de Europa está llena de grietas y crestas. Muchas partes de su superficie muestran evidencias de expansión formando bandas, desgarrando la superficie y rellenándola de materiales procedentes del interior de la corteza helada de Europa, algo similar a lo que sucede en las dorsales oceánicas de nuestro planeta.

Imagen 1: Esquema representativo de un corte longitudinal del satélite Europa donde se aprecia el océano subterráneo y la zona de subducción de la placa tectónica. Créditos: Noah Kroese, I.NK. 

Los científicos que estudian el satélite Europa a menudo reconstruyen bloques de la superficie en su configuración original para obtener una imagen de cómo y dónde se mostraban antes de los cambios tectónicos. Cuando Kattenhorn y Prockter reorganizaron las imágenes del terreno, descubrieron que faltaban más de 20.000 kilómetros cuadrados de superficie en latitudes del norte de la luna.

Otra evidencia sugiere el terreno que falta se trasladó bajo una segunda placa, algo que es común en los límites de las placas tectónicas de nuestro planeta. Kattenhorn y Prockter observaron volcanes de hielo en la placa superior, posiblemente formados a través de la fusión y expulsión de materiales situados entre las placas. La falta de montañas en la zona de subducción indica que el material fue empujado hacia el interior.

Los científicos creen que la zona de subducción en su viaje al interior de Europa, no se destruye en el océano subterráneo sino que son absorbidas por la corteza de hielo que puede ser de hasta 30 kilómetros de espesor. En la superficie, los científicos han visto evidencias de materiales en movimiento bajo la corteza pero, hasta ahora, no había rastros de movimientos bajo la corteza.

Europa Vs. Tierra

"Europa puede ser más parecido a la Tierra de lo que imaginamos si tiene un sistema global de tectónica de placas", dice Kattenhorn. "No sólo este descubrimiento lo convierten en uno de los cuerpos más interesantes a nivel geológico en el sistema solar, sino que también implica una comunicación bidireccional entre el exterior y el interior, es decir, un modo de mover el material desde la superficie hacia el océano y viceversa, y esto es un proceso que tiene importantes implicaciones para el potencial de Europa como un mundo habitable”, añade.

"Europa tiende a revelarse como un mundo dinámico con un parecido cada vez convincentes con nuestro propio planeta Tierra", afirma Curt Niebur, científico del programa de planetas exteriores de la NASA en Washington (Estados Unidos). "El estudio de Europa se ocupa de cuestiones fundamentales por su potencial habitabilidad y como punto de búsqueda de vida fuera de la Tierra", añade.

Imagenes (a), (b), (c), (d) y (e): Reconstrucción progresiva de los movimientos de las placas tectónicasidentificada desde la A hasta la P, que dieron lugar a la configuración actual de Europa. (a) Los espacios en blanco en la configuración actual son o bien cordilleras jóvenes posteriores a la deformación o falta de datos. La reconstrucción de la secuencia implicó los siguientes pasos: (b) Paso 1: Eliminación de la brecha de dilatación entre la placa de N y las placas situadas a su norte (A, C, y H). (c) Paso 2: Eliminación de las bandas de dilatación (púrpura, azul oscuro y rosa) en las placas situadas al norte de la placa N. (d) Paso 3: Eliminación del desplazamiento por movimiento entre A y B. El desplazamiento de la rotación de N/O para reconstruir el conjunto geológico con H. (e) Paso 4: Reconstrucción de la arquitectura geológica original de la rotación y el desplazamiento de F/H/N/S a lo largo de una transformación a lo largo de la frontera noreste de estas placas, y un desplazamiento inverso de C. Falta una trozao de la superficie, de aproximadamente 99 kilometros de ancho a lo largo de la banda sur.  Créditos: Nature Geoscience/S.A. Kattenhorn et al.

No olvidemos que recientes hallazgos científicos apuntan cada vez con mayor certeza a la existencia de un océano de agua líquida subterráneo en este satélite. Este océano sería inmenso ya que contendría más agua líquida que todos los océanos de la Tierra juntos.
Los resultados del equipo aparecen bajo el título “Evidence for subduction in the ice shell of Europa” en la edición digital de Nature Geoscience con fecha 7 de septiembre.

El equipo de investigación está formado por Simon A. Kattenhorn (Department of Geological Sciences en la University of Idaho, Estados Unidos) y Louise M. Prockter (Applied Physics Laboratory de la Johns Hopkins University, Estados Unidos).
Nota de prensa: 

Artículo científico: 

Referencias:

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5 de septiembre de 2014

Sorpresa en el subsuelo de Titán


La misión Cassini (NASA/ESA) ha revelado cientos de lagos y mares repartidos por la región del polo norte de Titán. Pero a diferencia de otros lagos del satélite, estos están libres de metano. Se cree que la gran mayoría del líquido en los lagos de Titán son repuestos por la lluvia procedente de las nubes del satélite.

Se desconoce todavía cómo se mueven los líquidos tanto a través de la corteza como de la atmósfera de Titán. Pero un reciente estudio dirigido por Olivier Mousis, investigador asociado de la misión Cassini en la Université Franche-Comté (Francia) ha analizado cómo las lluvias de metano de Titán podrían interactuar con materiales helados en depósitos subterráneos.

La función de los clatratos

Encontraron que la formación de clatratos cambia la composición química de la escorrentía de la lluvia. Este proceso conduce a la formación de depósitos de propano y etano que pueden enriquecer algunos ríos y lagos. "Sabíamos que una fracción significativa de los lagos en la superficie de Titán podría estar relacionada con masas líquidas ocultas bajo su corteza, pero no sabíamos cómo iban a interactuar", afirma Mousis.

Mousis y sus colegas de la Cornell University, (Estados Unidos) y del JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA en Pasadena (Estados Unidos), han modelado la forma de un depósito de hidrocarburos en el subsuelo y han estudiado como estos líquidos se difunden a través de los materiales porosos de la corteza helada de Titán. Concluyeron que en la parte inferior del depósito original, donde se puede encontrar metano procedente de las precipitaciones, se iría formando lentamente un segundo depósito de clatratos.

Imagen 1: Corte transversal de una zona acuosa de Titán provista de un depósito subterráneo de clatratos. Créditos: ESA/ATG medialab.

Los clatratos son compuestos en los que el agua forma estructuras de cristales con pequeñas jaulas que atrapan otras sustancias como el metano y el etano. En la Tierra, los clatratos que contienen metano se encuentran en algunos sedimentos polares y oceánicos. En Titán, la presión en superficie y la temperatura permiten a los clatratos formarse cuando los hidrocarburos líquidos entran en contacto con el hielo de agua. Estas capas de clatrato podrían permanecer estables a una profundidad de varios kilómetros bajo de la superficie de Titán.

La función del segundo depósito

Una de las peculiaridades de los clatratos es que atrapan y dividen las moléculas en una mezcla de fases líquida y sólida en un proceso llamado fraccionamiento. Los embalses de clatratos presentes en el subsuelo de Titán podrían interactuar y fraccionar el metano líquido desde el lago subterráneo original cambiando lentamente su composición. De este modo, el acuífero de metano original se convertiría en uno de propano o etano.

"Nuestro estudio muestra que la composición de los depósitos de líquidos subterráneos de Titán puede cambiar de manera significativa a través de su interacción con el subsuelo helado, siempre que los embalses están aislados de la atmósfera durante un período de tiempo", comenta Mathieu Choukroun de JPL, uno de los co-autores del estudio.

Es importante destacar que las transformaciones químicas que tienen lugar bajo tierra afectarían a la superficie de Titán. Lagos y ríos alimentados por los depósitos de propano o etano gaseosos mostrarías el mismo tipo de composición, mientras que los alimentados por la precipitación serían diferente y contendrían una fracción significativa de metano. Esto significa que los investigadores pudieron examinar en Titán la composición de los lagos en superficie para conocer mejor lo que está sucediendo bajo tierra.

Y no olvidemos algo muy importante: Titán en la actualidad podría parecerse en gran medida a lo que fue la Tierra primigenia.
Los resultados de esta investigación se han publicado en la edición impresa de la revista Icarus con fecha 1 de septiembre de 2014. La investigación fue financiada por el Centre National d’Etudes Spatiales (CNES) y la NASA.

El equipo de investigación está formado por Olivier Mousis (Université de Franche-Comté (UTINAM CNRS/INSU), Francia; Center for Radiophysics and Space Research en la Cornell University, Estados Unidos), Mathieu Choukroun (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Jonathan I. Lunine (Center for Radiophysics and Space Research en la Cornell University, Estados Unidos) y Christophe Sotin (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos).
Artículo científico:

Referencias:

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