29 de septiembre de 2014

Buenos cielos y buena suerte

El descubrimiento del que hoy os voy a hablar marca un hito en el camino a la hora de detectar moléculas en exoplanetas pequeños, los llamados exo-Tierras, poniéndolos en el punto de mira.

Antes de hablar del descubrimiento en sí, hay que decir que las nubes en las atmósferas de los planetas pueden bloquear la visión de su superficie, y esa información que las nubes ocultan puede revelar información sobre la composición e historia del planeta. Por lo tanto, encontrar cielos despejados implica una buena visibilidad de la superficie.

El descubrimiento

"Cuando los astrónomos observan por la noche con los telescopios, dicen 'buenos cielos' -clear skies en inglés- para desear buena suerte", dice Jonathan Fraine autor principal de la investigación. Y ahora sí, hablamos del descubrimiento. "Hemos encontrado 'buenos cielos' -clear skies- en un planeta lejano. Esto también significa buena suerte porque al no haber nubes no nos impide ver las moléculas de agua", confirma Fraine.

Imagen 1: Concepción artística que muestra cómo podrían ser los cielos en otros planetas. A la izquierda, un planeta con una atmósfera con nubes ocultando las capas bajas de la atmósfera. A la derecha, un exoplaneta con cielos despejados. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

El exoplaneta descubierto donde se aprecian los clear skies es HAT-P-11b un exoplaneta que por su tamaño se cataloga como un exo-Neptuno que está situado a 120 años luz en la dirección a la constelación de Cygnus. A diferencia de nuestro Neptuno, este planeta orbita muy cercano a su estrella. De hecho, su "año" dura tan solo cinco días. Se trata de un mundo cálido que se piensa que tiene un núcleo rocoso, un manto de líquido y hielo, y una espesa atmósfera.

Parte del desafío en el análisis de las atmósferas de planetas como éste es su tamaño. Planetas similares a Júpiter -más grandes- son más fáciles de observar y los investigadores ya han sido capaces de detectar vapor de agua en la atmósfera de alguno de ellos. Sin embargo, los exoplanetas mas pequeños aparecían cubiertos por un manto nuboso, excepto HAT-P-11b.

El secreto de las líneas de absorción

El equipo de científicos ha usado el instrumento WFC3 (Wide Field Camera 3) del Telescopio Espacial Hubble con una técnica llamada espectroscopía de transmisión, mediante la cual el exoplaneta es observado cuando pasa por delante del disco de su estrella madre, es decir, cuando se produce un tránsito. Cuando esto ocurre, se pueden observar las líneas de absorción del planeta, ya que cuando la luz de la estrella pasa a través de la atmósfera del planeta, absorbe las líneas correspondientes a los elementos que la componen, en este caso, vapor de agua entre otros.

Imagen 2: Representación artística del exoplaneta HAT-P-11b al borde del tránsito. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

"Cuando planeamos observar HAT-P-11b desconocíamos si había nubes o no", dice Nikku Madhusudhan, miembro del equipo de investigación. "Vimos que el planeta no tenía grandes nubes bloqueando la visión. En un futuro podremos encontrar estos cielos despejados en planetas más pequeños", añade.

Había que asegurarse

Antes de celebrar que se trataba de valor de agua, había que confirmar que procedían del planeta y no de manchas en la estrella. Afortunadamente, Kepler ha medido durante años el tránsito del exoplaneta y la luz resultante fue combinada con datos obtenidos por otro telescopio espacial: Spitzer. Comparando todos los datos, los astrónomos pudieron confirmar que el vapor de agua procedía del planeta y no de la estrella.

Además, el vapor de agua no se encuentra en zonas aisladas del planeta, sino que está cubierto totalmente por esta molécula, además de gas hidrógeno y otras moléculas todavía por identificar. Este exoplaneta no es solo el planeta más pequeño encontrado con vapor de agua en su atmósfera, también es el planeta más pequeño en las que las moléculas han sido detectadas usando espectroscopía. Ahora los teóricos crearán nuevos modelos para explicar la composición y el origen de estos planetas.

Distinto a nuestros planetas cercanos

Aunque HAT-P-11b se cataloga como un exo-Neptuno, es muy distinto a cualquier planeta de nuestro Sistema Solar. Cuando analicen como se pudo formar el planeta, los científicos tendrán muchas mas pistas para saber como se forman otros mundos tan distantes como este.

"Estamos trabajando en la línea de exoplanetas tipo Júpiter caliente y tipo Neptuno", afirma Drake Deming, co-autor del artículo que explica el estudio. "Queremos expandir nuestro conocimiento a diversos tipos de exoplanetas", añade.

Imagen 3: Gráfico que muestra las líneas de absorción del exoplaneta HAT-P-11b a partir de la espectroscopía de transmisión. Créditos: NASA/ESA/STScI.

Los astrónomos tienen planeado examinar más exo-Neptunso en el futuro y esperan aplicar el mismo método para examinar exo-Tierras y exo-súper Tierras. Nuestro Sistema Solar no tiene ninguna súper Tierra, pero otros telescopios las están encontrando alrededor de otras estrellas y cuando llegue el James Webb Space Telescope (NASA/ESA) en 2018, podrá encontrar signos de vapor de agua y otras moléculas en estas súper Tierras. Sin embargo, todavía hay que dar un paso más para poder encontrar océanos y mundos potencialmente habitables.

Este trabajo es importante para futuros estudios de súper Tierras y pequeños planetas. Podría permitir a los astrónomos avanzar en la búsqueda de planetas con atmósferas limpias donde las moléculas puedan ser detectadas. Una vez más, los astrónomos cruzarán los dedos para tener "clear skies".
Los resultados del estudio han sido publicados en la edición digital de la revista Nature del 24 de septiembre bajo el título "Water Vapor Absorption in the Clear Atmosphere of an exo-Neptune".

El equipo internacional de astrónomos está formado por J. Fraine (University of Maryland, Estados Unidos; Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile; California Institute of Technology, Estados Unidos), D. Deming (University of Maryland, Estados Unidos; NASA Astrobiology Institute, Estados Unidos), B. Benneke (California Institute of Technology, USA), H. Knutson (California Institute of Technology, Estados Unidos), A. Jordán (Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile), N. Espinoza (Pontificia Universidad Católica de Chile, Chile), N. Madhusudhan (University of Cambridge, Reino Unido), A. Wilkins (University of Maryland, Estados Unidos), K. Todorov (ETH Zürich, Suiza).
Nota de prensa:
 
Artículo científico: 

Referencias:

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25 de septiembre de 2014

No debe ser tan joven como parece

Durante décadas los astrónomos han estudiado la evolución de galaxias mejorando nuestro conocimiento de cómo las galaxias cambiar a lo largo de la historia del universo. Gran parte de este conocimiento lo hemos adquirido gracias al Hubble Space Telescope (NASA/ESA) que ha permitido a los astrónomos observar objetos situados a una gran distancia y por lo tanto, mirar atrás en el tiempo. 

Es muy valiosa la información que obtenemos al mirar hacia el pasado muy lejano para observar las galaxias más jóvenes, pero en ocasiones acarrea ciertos problemas. Todas las galaxias recién nacidas se encuentran muy alejdas de nosotros y se nos muestran muy pequeñas y débiles en las imágenes. Por el contrario, todas las galaxias cercanas a nosotros las vemos como más envejecidas.

¿Un buen candidato?

La galaxia DDO 68, capturada por el Hubble, fue un descubrimiento que la incluyó como una de las mejores candidatas a galaxia recién nacida en nuestro vecindario cósmico. La galaxia está situada a 39 millones de años luz y, aunque puede parecer una distancia enorme, es una distancia unas 50 veces menor de la que nos separa de otras galaxias similares ya que están situadas a varios miles de millones de años luz.

Imagen 1: Aspecto de la galaxia DDO 68 a ojos del Hubble. Créditos: NASA/ESA.

Estudiando galaxias de varias edades, los astrónomos han descubierto que la vida de una galaxia joven es muy distinta al de una galaxia de más edad. DDO 68 parece ser relativamente joven en su estructura, aspecto y composición. Sin embargo, sin una imagen más detallada los astrónomos no pueden asegurar esto y la galaxia podría ser más vieja de lo que parece.

Los elementos pesados

Las galaxias más ancianas ser más grandes gracias a colisiones y fusiones con otras galaxias y además están pobladas con una gran variedad de tipos de estrella, incluyendo antigas, jóvenes, grandes y pequeñas.Su composición química también es diferente. Las galaxias recién formadas tienen una composición rica en hidrógeno, helio y un poco de litio, es decir, los elementos existentes poco después del Big Bang. A lo largo que envejecen, las galaxias se van enriqueciendo con elementos más pesados forjados en el interior de las múltiples generaciones de estrellas que se van sucediendo.

Las observaciones del Hubble fueron encaminadas a estudiar las propiedades de la luz emitida por la galaxia DDO 68 y confirmar la no existencia de viejas estrellas en su interior. Si las hubiera, y parece ser que las hay, descartaría la hipótesis de que esté compuesta de estrellas jóvenes y habría que replantear el problema de su edad.

Imagen 1: Composición de imágenes tomadas por el instrumento Advanced Camera for Surveys del Telescopio Espacial Hubble en los siguientes filtros:
Banda Óptica (filtro H-Alpha: 658 nm)
Banda Infrarroja (filtro I: 814 nm)
Banda Óptica (filtro V: 606 nm)

Nota de prensa: 

Referencias:

Agradecimientos:
A. Aloisi (Space Telescope Science Institute)

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24 de septiembre de 2014

India conquista Marte

Y finalmente lo lograron. La agencia espacial de India (ISRO, Indian Space Research Organization) ha logrado poner en órbita marciana su sonda MOM (Mars Orbiter Mission), apodada Mangalyaan.

Ciertamente el ritmo de ISRO para generar misiones espaciales es sorprendente. Fundada en 1962, y tras un corto pero intenso bagaje, se ha lanzado a la exploración planetaria tras sus experiencias en el desarrollo de lanzaderas y satélites de posicionamiento y observación de la Tierra.

Llega MOM

Tras un lanzamiento lleno de expectación, el 5 de noviembre de 2013 el cohete PSLV-XL C25 con el orbiter MOM a bordo salió rumbo al planeta rojo. Según ISRO, esta misión es una primera toma de contacto con la exploración planetaria y analizar la fiabilidad de su tecnología para futuras misiones.



Imagen 1: Esquema de componentes de la sonda MOM. (A) Paneles solares. (B) Tanques de combustible, (C) Antena de media ganancia. (D) Antena de alta ganancia. (E) Cámara MCC. (F) Fotómetro Lyman-Alpha. (G) Espectrómetro de masas MENCA,. (H) Antena de baja ganancia.

Pasados algo más de diez meses de viaje llegó el momento de la inserción orbital, quizás el momento más crítico de la misión. Los 1350 Kg de masa de MOM tenían que frenar su velocidad con respecto a Marte y situarse en el punto exacto para comenzar a orbitar de manera estable el planeta rojo, y lo han conseguido.

La misión

Ahora le esperan seis meses de misión donde podrán poner a prueba todo su instrumental pensando en futuras misiones, seguir explorando nuestro entorno más cercano y, ¿por qué no? dar el salto al Sistema Solar exterior.

Eso sí, como sigan con esta efectividad van a ser muchos los que pidan ayudan a India para desarrollar sus misiones espaciales. Seguro que los rusos ya están pensando iniciar colaboraciones.

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18 de septiembre de 2014

J y C, lugares elegidos para el aterrizaje de Philae

Ya se ha decidido cuál será el sitio donde se posará el módulo Philae cuando se desprenda de Rosetta (ESA) rumbo a la superficie del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Ahí será cuando comience el  análisis in situ. El lugar previsto, llamado provisionalmente "J", ofrece un potencial científico único y un riesgo mínimo para el módulo de aterrizaje.

El punto "J" está en lo que sería la cabeza del cometa, un mundo de forma irregular que mide algo más de cuatro kilómetros en su parte más ancha. A pesar de que la votación para la elección del lugar fue unánime a favor de "J", se ha seleccionado otro punto, llamado "C", por si existe cualquier contratiempo con el punto elegido.

Imágenes 1 y 2: Zonas de aterrizaje principal (J) y alternativa (C) junto con todas las demás candidatas. Créditos: ESA / Rosetta / MPS for OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA.

La opción menos perjudicial

"Como hemos visto en las últimas imágenes, el cometa es un mundo hermoso y espectacular. Es interesante científicamente, pero su forma hace que sea complicado a nivel operacional", comenta Stephan Ulamec, Philae Lander Manager en el DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt - German Aerospace Center) en Colonia (Alemania). "Aunque ninguno de los lugares candidatos para el aterrizaje cumplió con todos los criterios operacionales, J es la mejor opción", añade.

Para elegir el lugar donde aterrizará Philae, durante un fin de semana se reunieron ingenieros y científicos del Landing Site Selection Group de Philae en el CNES (Centre National d’Études Spatiales) en Toulouse (Francia) para examinar los datos disponibles y elegir el mejor lugar de aterrizaje.

Imagen 3: Detalle de "J", la zona de aterrizaje de Philae. Créditos: ESA / Rosetta / MPS for OSIRIS Team MPS / UPD  / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA.

Para llegar a la decisión final, tuvieron en consideración un gran número de aspectos críticos para conseguir que el contacto de Philae con la superficie del cometa tenga las mínimas consecuencias. Factores que se barajaron fueron, por supuesto el terreno, pero también las horas de luz solar, las horas de noche o la frecuencia de las comunicaciones con el orbitador.

Maniobra autónoma

Philae, con una masa de 100 Kg, está programado para llegar a la superficie del cometa a mediados de noviembre. La maniobra de aterrizaje se realizará de forma pasiva y sólo es posible predecir cuál será zona de aterrizaje, marcada como una elipse de unos pocos cientos de metros de longitud. Esta "elipse J" está ubicada en un terreno donde las posibilidades de que Philae vuelque en la toma de contacto son mínimas ya que parece que no hay presencia de rocas.

La fecha elegida para el descenso no es casual. A los pocos días del descenso se prevé que la actividad del cometa aumente significativamente ya que su distancia al Sol así lo indica. Pero para llegar, todo tiene que salir a la perfección. Para ello se ha hecho una estimación de la trayectoria de descenso. La maniobra completa durará unas siete horas, y esto es significativamente importante ya que la duración de las baterías no se verá comprometida a lo largo de todo el proceso.

Preparando la agenda

En estos momentos se está preparando el timeline que deberán seguir tanto Rosetta como Philae para que la trayectoria sea exacta y el lander se pose en el lugar correcto. "Ahora que estamos más cerca del cometa, estamos realizando el mapeo que nos ayudará a mejorar el análisis del sitio de aterrizaje elegido y del alternativo", afirma Andrea Accomazzo, director de vuelo de la sonda Rosetta en Darmstadt (Alemania).

"Por supuesto, no podemos predecir la actividad del cometa entre ahora y el aterrizaje. Un incremento repentino en la actividad podría afectar a la posición de Rosetta en su órbita y al lugar exacto donde Philae debe aterrizar. Esto lo convierte en una operación arriesgada", explica Accomazzo.

Imagen 4: Mosaico creado a partir de imágenes tomadas el pasado 2 de septiembre estando Rosetta a 56 Km del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Ya se aprecian ciertos rastros de sublimación indicando que la actividad en el cometa ya está comenzando. Créditos: ESA / Rosetta / NAVCAM.

El aterrizaje

Todos los comandos que se ejecutarán para que el descenso de Philae sea correcto, se cargarán en el lander antes de su separación. Una vez desplegado, el descenso será autónomo, sin intervención humana. Durante el proceso de decenso, tanto Philae como Rosetta tomarán imágenes del entorno del cometa.

Philae se posará a una velocidad equivalente a la que tenemos cuando damos un paseo, para después, fijarse a la superficie con unos arpones y unos tornillos. A continuación, tomará una imagen panorámica de 360 ​​grados del lugar de aterrizaje para ayudar a determinar dónde y en qué orientación se ha aterrizado.

A partir de ahí comienza la fase científica, que con los instrumentos instalados analizará el plasma y el medio ambiente magnético en el que se encuentre, la temperatura superficial y la subsuperficie. También perforará y recogerá muestras para su posterior análisis con los instrumentos internos. La estructura interna del cometa también se explorará mediante el envío de ondas de radio a través de la superficie hacia Rosetta.

Imagen 5: Detalla de una zona del cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko. Cada píxel de la imagen corresponde con 1.1 metros en el cometa. Créditos: ESA / Rosetta/MPS for OSIRIS Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO  / INTA  / UPM / DASP / IDA.

"Nadie ha intentado nunca aterrizar en un cometa, por lo que es un verdadero reto", afirma Fred Jansen, Mission Manager de Rosetta de la ESA en el ESTEC (European Space Research Technology Center) de Noordwijk (Holanda). "La complicada estructura de doble cuerpo del cometa ha tenido un impacto considerable en los riesgos generales relacionados con el aterrizaje y existe cierto peligro, pero tenemos la oportunidad de hacer el primer aterrizaje suave sobre un cometa", añade.

Go / No Go final

El 26 de septiembre será un día clave tanto para Rosetta como para Philae ya que se confirmará la fecha de aterrizaje tras un nuevo análisis de la trayectoria. Si se confirma la fecha, el 14 de octubre será un día decisivo ya que habrá un último "Go/No Go" que decidirá si se sigue adelante con el "punto J" como objetivo de aterrizaje, o por el contrario, se cambia al "punto C".

Nota de prensa: 

Referencias:

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