27 de junio de 2014

Cassini: Diez años en Saturno

Tras hablar del primer año marciano del Curiosity en Marte, seguimos con los aniversarios. Y es que parece que fue ayer cuando nuestro primer viajero espacial con rumbo a los anillos de Saturno llegó a su destino. El 30 de junio de 2014 la misión Cassini (NASA) celebra los 10 años de exploración del planeta, de sus anillos y de sus lunas.

La nave espacial Cassini, donde iba acoplada la sonda Huygens (ESA) llegó al sistema de Saturno el 30 de junio de 2004 con un tiempo previsto de cuatro años de misión. Cumplido ese tiempo, en 2008, la NASA ha otorgado tres extensiones permitiendo a los científicos nuevas oportunidades de estudio habiendo así completado un tercio de la órbita del planeta alrededor del Sol.

Representación artística de la sonda Cassini durante la maniobra SOI (Inserción en la Órbita de Saturno), justo después de que el motor principal entrase en ignición. La maniobra SOI duró aproximadamente 90 minutos y permitió a Cassini ser capturada por la gravedad de Saturno en una órbita de cinco meses. Créditos: NASA/JPL.

"Tener una nave sana y durante tanto tiempo en Saturno nos ha brindado una valiosa oportunidad", dice Linda Spilker, científico del proyecto Cassini en el JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA en Pasadena (Estados Unidos). "En esta década con Cassini, hemos tenido el privilegio de presenciar eventos nunca antes vistos que están cambiando nuestra comprensión de cómo se forman los sistemas planetarios y qué condiciones podrían dar lugar a un hábitat para la vida."

Top 10

Tras 10 años en Saturno, la nave nos ha enviado cientos de gigabytes de datos que se han visto reflejados en más de 3.000 publicaciones científicas. Una muestra de 10 de los principales logros y descubrimientos de Cassini en el sistema de Saturno podrían ser estos:

- La sonda Huygens aterriza en Titán, siendo éste el primer aterrizaje en una luna del sistema solar exterior.
- El descubrimiento de criomagmatismo en Encélado.
- Los anillos de Saturno se muestran activos y dinámicos, ayudando a explicar la formación planetaria.
- El satélite Titán se muestra como un mundo similar a la Tierra, con lluvias, ríos, lagos y mares.
- El estudio de la gran tormenta boreal de Saturno en 2010-2011.
- El descubrimiento de patrones de ondas de radio no vinculados a la rotación interior de Saturno.
- Las estructuras verticales en el sistema de anillos.
- El estudio de la química prebiótica de Titán.
- La resolución del misterio de la superficie dual brillante-oscura de la luna Japeto.
- La primera vista completa del hexágono del polo norte y el descubrimiento de los huracanes gigantes en los polos de Saturno.

"Es increíblemente difícil resumir 10 años de extraordinarios descubrimientos en una lista reducida, pero es un interesante ejercicio para pensar en lo que recordaremos de la misión en el futuro", dice Spilker.

Bonita exposición fotográfica

En esta celebración del 10º aniversario, los miembros del equipo de Cassini seleccionaron algunas de sus imágenes favoritas para incluirlas en una galería, añadiendo a cada imagen una pequeña descripción sobre qué es lo que la hace especial para ellos. Aquí algunos ejemplos:

El día que la Tierra sonrió (noviembre 2013): "El mosaico retroiluminado de imágenes de Saturno (Saturno eclipsando al Sol) es una de mis imágenes preferidas porque captura de una forma majestuosa todos los anillos de Saturno, uno de mis aspectos favoritos de este sistema. Me encanta ver el anillo E brillando como un halo gigante alrededor de Saturno. También fue maravilloso ser testigo del enorme éxito de la campaña "Wave at Saturn" (Sonríe a Saturno) y saber que yo formaba parte del equipo. ¡Mi marido y yo también saludamos felizmente a Saturno! Esta es una imagen que sólo un equipo de la Cassini con tanto talento podría imaginar y hacerla realidad. Y no sólo eso, para mí es una obra de arte increíble (Linda Spilker, científico del proyecto Cassini).

Un mundo extraño (septiembre 2005): "Aunque soy un científico atmosférico, mi imagen favorita de Cassini es este primer plano de Hiperión. He visto muchas imágenes a lo largo de la misión, pero con ésta me detuve en seco la primera vez que la vi. Aún me desconcierta. Me encantaría conocer la historia completa de este increíble objeto (Fred Taylor, co-investigador del Composite Infrared Spectrometer).

Encélado, el narrador de historias (Marzo 2006): He analizado muchas veces esta imagen en su resolución máxima porque hay tantas cosas que ver... Y tiene una historia que contar. Sus cráteres más antiguos se han visto modificados por fracturas más recientes. En la parte central, ligeramente a la izquierda, se aprecia un conjunto de profundos cañones con pequeñas mesetas. Me gusta imaginar que parecen una versión helada de Monument Valley en Arizona (Estados Unidos). Esas arrugas y grietas son reclamos que nos indican que algo increíble está pasando en Encélado (Preston Dyches, Escritor y Relaciones con los Medios de la misión Cassini).
La galería al completo está disponible aquí:


No sólo cuatro años
Tal y como he comentado más arriba, la misión Cassini fue aprobada originalmente para operar durante cuatro años en el sistema de Saturno. Pero los ingenieros y científicos del proyecto tenían grandes esperanzas de que la misión fuese ampliada en el tiempo por lo que en su fase de diseño pensaron en ello y la dotaron de más resistencia por si realmente la misión contaba con esas ampliaciones. Y estas mejoras han tenido el efecto deseado porque la nave ha estado libre de problemas durante estos 10 años.

El principal factor que determina la vida de Cassini es la cantidad de carburante de sus tanques, por lo que uno de los motivos de esta longevidad también se debe a un pilotaje hábil por parte del equipo de operaciones de la misión.

Una de las primeras imágenes que nos proporcionó Cassini, tomada el 9 de febrero de 2004 antes de su inserción orbital. Créditos: NASA.

"Nuestro equipo ha hecho un trabajo fantástico en la optimización de trayectorias para ahorrar carburante, y hemos aprendido a operar la nave espacial para obtener el máximo provecho posible de ella", dice Earl Maize, director del proyecto Cassini en el JPL. "Estamos orgullosos de celebrar una década de exploración de Saturno, y esperamos con ganas los muchos descubrimientos que todavía están por venir”, añade.

Esperemos que realmente le queden muchos descubrimientos que anunciar, tal y como dice Maize. Cada día que Cassini envía datos desde el planeta anillado se considera como un regalo, así que, si recibimos regalos de Cassini durante más tiempo, será una gran noticia.
La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, la ESA y la Agencia Espacial Italiana. JPL es una división del Instituto de Tecnología de Pasadena (Estados Unidos) que dirige la misión para el Science Mission Directorate de la NASA en Washington (Estados Unidos).
Nota de prensa:
Cassini Celebrates 10 Years Exploring Saturn

Referencias:

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Athena explorará el Universo de rayos X

La ESA ya tiene una nueva misión: Athena (Advanced Telescope for High ENergy Astrophysics). En la mañana del 27 de junio, el SPC (Science Programme Committee) de la ESA ha seleccionado formalmente Athena (Advanced Telescope for High Energy Astrophysics) como misión L2 con un coste de 1.000 millones de euros más la carga útil cuyo lazamiento está previsto apra 2028.

A partir de su lanzamiento, esta misión permitirá escudriñar el espacio para entender mejor, entre otras cosas, la formación de las grandes estructuras cósmicas que vemos en el Universo o el crecimiento los agujeros negros gigantes en el centro de las galaxias.

El mayor observatorio de rayos X

Athena se convertirá en el mayor y más potente observatorio de rayos X. Podrá ver y estudiar en detalle esa mitad de la materia ordinaria del Universo cuyas elevadas temperaturas la hacen invisible a otros tipos de telescopios. Agujeros negros, cúmulos de galaxias, estrellas de neutrones, restos de supernovas, estrellas activas o incluso atmósferas de planetas del sistema solar estarán en el punto de mira de Athena.

Representación artística de una galaxia liberación de material a través de dos jets colimados mostrados en rojo/naranja, así como salidas en gran angular mostradas en gris/azul. Ambos jets están siendo impulsados por el agujero negro de la galaxia. Este tipo de galaxias será uno de los objetivos de la futura Athena. Créditos: Copyright: ESA/AOES Medialab.

La misión Athena ha sido concebida y propuesta por un equipo internacional liderado por 7 científicos europeos, entre ellos Xavier Barcons, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Fisica de Cantabria (CSIC‐UC). Cuando Athena sea lanzada, se situará a 1,5 millones de Km de la Tierra en torno al denominado punto de Lagrange L2. Desde allí, el telescopio obtendrá imágenes de alta resolución en rayos X de gran variedad de objetos cósmicos, que serán enfocadas sobre dos instrumentos de tecnología puntera que se desarrollarán en centros de investigación europeos, incluyendo España.

El trabajo ya ha comenzado

Durante los próximos 4 años deberán despejarse los retos tecnológicos asociados a la construcción de una misión con prestaciones tan avanzadas. Entre las áreas en las que se desplegará una vigorosa actividad de I+D se encuentran la propia óptica del telescopio, cuyas superficies reflectoras a los rayos X están basadas en láminas de silicio. La cadena de refrigerado tiene que asegurar que uno de los detectores esté a tan 50 milésimas de grado por encima del cero absoluto (-273 ºC), y los sensores, serán capaces de medir con enorme precisión la energía depositada por todos y cada uno de los fotones de rayos X que capte el telescopio.

A los 1.000 millones de euros hay que añadir unos 300 millones más que los estados europeos aportarán a sus centros de investigación e industrias para desarrollar y construir los instrumentos de observación. Está todavía en discusión la posible participación de otros socios internacionales como NASA o JAXA.

El desarrollo y construcción de Athena durante los próximos 14 años ofrecerá amplias oportunidades a la industria espacial española y también a los centros de I+D, particularmente en el desarrollo de sensores, del procesado de eventos a bordo o del criostato dentro del que se instalará uno de los dos instrumentos. En paralelo, los astrónomos españoles se prepararán, en competencia y cooperación con sus colegas europeos, para la explotación científica de este observatorio espacial único.

Nota de prensa de la ESA:
Athena to study the hot and energetic Universe 

Nota de prensa IFCA:
"Athena": la nueva misión para estudiar el universo

Propuesta científica:

Referencias:

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26 de junio de 2014

Feliz MarciAño, Curiosity

Ya tocaba hablar del Curiosity, y en esta ocasión es algo especial ya que el rover está de cumpleaños: ya ha completado su primer año marciano, 687 días terrestres. En ese año ya ha conseguido su principal objetivo, que no era otro que el de determinar si en Marte hubo condicines ambientales favorables para la vida microbiana.

Una de las primeras conclusiones a las que se llegaron gracias a los datos aportados por el rover fue el hallazgo de un antiguo cauce de río cercano a la zona de aterrizaje, conocida como Yellowknife Bay.

Histórico "Sí"

Curiosity ya ha logrado responder a la pregunta de si el cráter marciano Gale fue habitable en algún momento de su historia y tuvo condiciones como para albergar formas de vida simples. La respuesta: un histórico "Sí".

Esta respuesta no está dada al azar, sino que está reforzada por los datos que se obtuvieron tras usar los taladros del rover y analizar el polvo extraido del interior del planeta en Yellowknife Bay. Los análisis revelaron que el sitio fue el lecho de un lago de agua dulce.


Mosaico de imágenes obtenida por el instrumento Mastcam a bordo del Curiosity. Se pueden apreciar las formaciones geológicas en Yellowknife Bay y los lugares donde el rover ha perforado su suelo. Estos análisis sugirieron que esta zona en un pasado lejano fue el luecho de un lago de agua dulce. Créditos: NASA / JPL-Caltech / MSSS. 

El agua dulce unida a los indicios hallados de producción de energía química, la misma que es utilizada actualmente por algunos microbios en la Tierra, aportaron los ingredientes básicos para la vida tal y como la conocemos en nuestro planeta.


No sólo eso

Además de lo mencionado, Curiosity ha realizado otros importantes hallazgos. Destacan estos:

- Evaluación de los niveles naturales de radiación, tanto durante el vuelo hacia Marte como en la superficie del planeta, proporcionando unas pautas para el diseño de la protección necesaria para las futuras misiones humanas al planeta rojo.

- Mediciones de la atmósfera marciana indicando que una gran parte de la atmósfera primitiva desapareció por procesos que favorecen la pérdida de átomos ligeros.

- Determinación de la edad de una roca en Marte, así como la duración de la exposición a una radiación dañina, pudiendo así calcular cuándo fluyó el agua y de ese modo evaluar tasas de degradación de compuestos orgánicos.

El paso por Windjana

Curiosity hizo un alto en el camino esta primavera para perforar y recoger muestras de un sitio donde abunda la arenisca. Este lugar ha sido bautizado como Windjana.

"Windjana tiene más cantidad de magnetita que otras muestras analizadas anteriormente", afirma David Blake, investigador principal del instrumento CheMin a bordo del Curiosity.

Restos del taladro que realizó el Curiosity el pasado 29 de abril como parte de la evaluación de Windjana. Esta imagen de Marte fue tomada por el instrumento MAHLI. El agujero mide 16 mm de diámetro y 20 mm de profundidad. Créditos: NASA / JPL-Caltech / MSSS. 

"La pregunta clave es si esta magnetita es un componente del basalto original o es el resultado de procesos posteriores. La respuesta es importante para nuestra comprensión de la habitabilidad y la naturaleza del ambiente primitivo de Marte.", añade Blake.

Los primeros indicios apuntan a que la roca contiene una mezcla más diversa de minerales de arcilla que la encontrada en otras rocas previamente perforadas por el Curiosity.

Windjana también contiene una cantidad sorprendentemente alta de ortoclasa, un feldespato rico en potasio que es uno de los minerales más abundantes en la corteza de la Tierra y que nunca antes había sido detectado en Marte.

Este hallazgo parece indicar que algunas rocas situadas en los bordes del cráter Gale, de donde se cree que proceden las areniscas de Windjana, podrían haber experimentado un proceso geológico complejo, como por ejemplo múltiples episodios de fusión.

Imagen del instrumento MAHLI a bordo del Curiosity mostrando el entorno de Windjana y las perforaciones.  y su entorno inmediato después de la inspección del lugar por el rover. La imagen fue tomada el pasado 12 de mayo. Créditos: NASA / JPL-Caltech / MSSS.

"Es demasiado pronto para sacar conclusiones, pero esperamos que los resultados sirvan para conectar lo aprendido en Yellowknife Bay con lo que aprenderemos en Mount Sharp", dice John Grotzinger, científico del proyecto Mars Science Laboratory.

"Windjana también está dentro de un área donde fluía un río. Hay signos de una historia compleja de interacciones entre el agua y la roca", añade Grotzinger.

Lo último

Curiosity partió de Windjana a mediados de mayo y en estos momentos está avanzando hacia el Oeste. Desde entonces ha recorrido 1,5 kilómetros en 23 días y su cuentakilómetros particular ya marca 7,9 kilómetros.

Antes de que Curiosity aterrizara, los científicos planificaron una serie de tareas en Mount Sharp donde analizando los estratos determinaría si el ambiente antiguo fue favorable para la vida, pero, como se ha mencionado más arriba, encontraron la respuesta mucho más cerca.

Así pues los planes de Curiosity para con Mount Sharp han cambiado. El rover no sólo buscará más pruebas de habitabilidad, sino también cómo evolucionaron los ambientes y qué condiciones favorables de conservación existen para valorar una posible existencia pasada de vida.

La nueva ruta

A finales de 2013, Curiosity sufrió daños en una de sus ruedas, lo que provocó un aminoraminento de su marcha. Debido a ello se han reajustado rutas y métodos de conducción para minimizar los daños. La nueva ruta de acceso a Mount Sharp será a través de una brecha situada al norte de la montaña, situada a unos 3,9 kilómetros de su posición actual.


Progreso del Curiosity en su ruta hacia Mount Sharp. En rojo se muestra la ruta desde el lugar de aterrizaje -Bradbury Landing- hasta el día de su aniversario marciano. En blanco se muestra la ruta planeada para acceder a Mount Sharp. La imagen del terreno ha sido obtenida por la cámara HiRISE a bordo de la sonda MRO. Créditos: NASA / JPL-Caltech / Univ. de Arizona / USGS.

Esta nueva ruta discurrirá tanto por suelo rocoso como arenoso. La sonda MRO (Mars Reconnaissance Orbiter) de la NASA proporcionó la información necesaria para planificar este nuevo camino de acceso a Mount Sharp, siendo un camino más largo pero más seguro.

El equipo tendrá que adaptarse continuamente a las amenazas que vaya ofreciendo el terreno para conservar al máximo las ruedas del rover, a pesar de que los científicos e ingenieros del rover no cree que el estado de las ruedas sea un factor determinante en la duración de la vida útil del Curiosity.

"Cuando exploras otro planeta, espera sorpresas. Las rocas agudas incrustadas fueron una mala sorpresa, pero Yellowknife Bay, fue buena", dijo Jim Erickson, director del proyecto Curiosity.

Así que solo queda decir: "buen viaje y buena suerte".
JPL gestiona el proyecto Mars Science Laboratory  para el Science Mission Directorate de la NASA en Washington.

Referencias:

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18 de junio de 2014

Nebulosas planetarias con sorpresa

No es la primera vez que os hablo de nebulosas planetarias. Tanto en el blog como en CienciaXplora os he hablado de ellas. En un breve resumen para aquellos que el concepto de nebulosa planetaria sea novedoso, diremos que se trata del final de una estrella de tamaño solar. Estas muertes pueden llegar a crear formas tan caprichosas como estas:

Imagen de la nebulosa planetaria Abell 33, en segundo plano, alineada con la estrella HD 83535, en primer plano, recordando el conjunto a un anillo de diamantes. Créditos: ESO.

Continuando en el marco de las nebulosas planetarias, hay que hablar de un hallazgo que ha despertado la sorpresa entre los investigadores, y es que se ha descubierto la presencia de OH+ en varias nebulosas planetarias.

Por partida doble

El hallazgo, sorprendente e inesperado, no ha sido confirmado por un sólo equipo de investigadores, sino por dos, independientes, siendo la primera vez que se encuentra esta molécula necesaria para la formación de agua.

El equipo holandés

Uno de los equipos, liderado por Isabel Aleman de la Universidad de Leiden (Holanda) analizó 11 nebulosas planetarias; tan sólo tres contenían la molécula OH+: NGC 6445 (Nebulosa de la Pequeña Joya), NGC 6720 (Nebulosa del Anillo) y NGC 6781.

"Creemos que una de las claves más importantes es la presencia de densos grumos de gas y polvo", afirma Aleman, "La radiación ultravioleta emitida por la vieja estrella caliente, interactúa con los grumos, desencadenando reacciones químicas que provocan la formación de moléculas de OH+", añade.

El equipo español

El otro equipo ha sido liderado por por Mireya Etxaluze, miembro del equipo de ASTROMOL en el Grupo de Astrofísica Molecular del ICMM (Instituto de Ciencia de Materiales) del CSIC. Esta investigación realizado con los datos obtenidos de observaciones llevadas a cabo con el telescopio espacial Herschel (ESA) y se ha centrado en la Nebulosa de la Hélice, la nebulosa planetaria más cercana a nuestro Sistema Solar, situada a 700 años luz en dirección a la constelación de Aquarius.

Nebulosa de la Hélice observada en el rango óptico con el telescopio espacial Hubble. La imagen de los contornos superpuestos, obtenida con el telescopio espacial Herschel en el rango infrarrojo, traza la distribución de los granos de polvos a lo largo de los anillos. El espectro obtenido por Herschel en la dirección de los anillos está caracterizado por las líneas en emisión de las moléculas de CO y OH+. Créditos: Imagen óptica – Telescopio Espacial Hubble Space Telescope (NASA/JPLCaltech); imagen infrarroja – ESA/Herschel/SPIRE.

Según declara Etxaluze en base a los datos analizados, "las moléculas previamente expulsadas por la estrella en forma de CO, son destruidas por el potente campo de radiación en las regiones donde se forman las moléculas OH+. Los grumos más protegidos tienen una química diferente".

José Cernicharo, coordinador del grupo ASTROMOL, habla del esfuerzo realizado, así como de la eficacia del programa. "La interpretación de las observaciones ha requerido un esfuerzo coordinado multidisciplinar que solo el Consolider Astromol podría ofrecer", afirma.

Un variado equipo formado por químicos, físicos y astrónomos han hecho posible la caracterización de los procesos químicos y físicos que dan lugar a OH+. ASTROMOL ha coordinado cálculos de la interacción colisional de OH+ con H2 y H, tanto analizado los niveles de energía vibracionales y electrónicos de OH+ como modelizando cómo esta molécula puede formarse y emitir en esos objetos tan iluminados por el ultravioleta.

Mejor tenerla cerca

“La proximidad de la Nebulosa de la Hélice nos ofrece una gran oportunidad: tenemos un laboratorio natural a las puertas de nuestro vecindario cósmico para estudiar con más detalle la química de estos objetos y su papel en el reciclaje de las moléculas a través del medio interestelar“, concluye Etxaluze.

Aunque bajo mi punto de vista, cuando los instrumentos se diseñan y construyen pensando en la calidad de los resultados, no es relevante la cercanía del objeto, ya que este parámetro queda sobradamente suplido cuando la tecnología es desarrollada pensando en ciencia de calidad.
Los dos artículos científicos a los que hace referencia el post han sido publicados en la revista Astronomy & Astrophysics.
El equipo de investigación español está formado por M. Etxaluze (Departamento de Astrofísica del Centro de Astrobiología(CSIC-INTA); Grupo de Astrofísica Molecular del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid (CSIC-ICMM)) J. Cernicharo (Departamento de Astrofísica del Centro de Astrobiología(CSIC-INTA), Madrid; Grupo de Astrofísica Molecular del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid (CSIC-ICMM), Madrid) J. R. Goicoechea (Departamento de Astrofísica del Centro de Astrobiología(CSIC-INTA), Madrid; Grupo de Astrofísica Molecular del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid (CSIC-ICMM), Madrid), P. A. M. van Hoof (Royal Observatory of Belgium, Bégica), B. M. Swinyard (Department of Physics & Astronomy en la University College London, Reino Unido; RAL Space en el Rutherford Appleton Laboratory, Reino Unido), M. J. Barlow (Department of Physics & Astronomy en la University College London, Reino Unido), G. C. van de Steene (Royal Observatory of Belgium, Bélgica), M. A. T. Groenewegen (Royal Observatory of Belgium, Bélgica), F. Kerschbaum (Department of Astrophysics en la University of Vienna, Austria), T. L. Lim (RAL Space en el Rutherford Appleton Laboratory, Reino Unido), F. Lique (CNRS-Université du Havre, Francia), M. Matsuura (Department of Physics & Astronomy en la University College London, Reino Unido), C. Pearson (RAL Space en el Rutherford Appleton Laboratory, Reino Unido; Department of Physics and Astronomy en la The Open University, Reino Unido), E. T. Polehampton (RAL Space en el Rutherford Appleton Laboratory, Reino Unido; Dept. of Physics & Astronomy en el Institute for Space Imaging Science en la University of Lethbridge, Canadá), P. Royer (Institute of Astrophysics, Bélgica) y T. Ueta (Department of Physics and Astronomy en la University of Denver, Estados Unidos; Institute of Space and Astronautical Science en la Japan Aerospace Exploration Agency, Japón).
El equipo de investigación holandés está formado por: I. Aleman (Leiden Observatory en la University of Leiden, Holanda), T. Ueta (Department of Physics and Astronomy en la University of Denver, Estados Unidos; Institute of Space and Astronautical Science en la Japan Aerospace Exploration Agency, Japón), D. Ladjal (Department of Physics and Astronomy en la University of Denver, Estados Unidos), K. M. Exter (Instituut voor Sterrenkunde en la Katholieke Universiteit Leuven, Bélgica), J. H. Kastner (Chester F. Carlson Center for Imaging Science and Laboratory for Multiwavelength Astrophysics en el Rochester Institute of Technology, Estados Unidos), R. Montez Jr. (Department of Physics and Astronomy en la Vanderbilt University, Estados Unidos), A. G. G. M. Tielens (Leiden Observatory en la University of Leiden, Holanda), Y.-H. Chu (Department of Astronomy en la University of Illinois, Estados Unidos), H. Izumiura (Okayama Astrophysical Observatory en el National Astronomical Observatory of Japan, Japón), I. McDonald (Jodrell Bank Centre for Astrophysics en la University of Manchester, Reino Unido), R. Sahai (Jet Propulsion Laboratory en el California Institute of Technology, Estados Unidos), N. Siódmiak (N. Copernicus Astronomical Center, Polonia), R. Szczerba (N. Copernicus Astronomical Center, Polonia), P. A. M. van Hoof (Royal Observatory of Belgium, Bélgica), E. Villaver (Dpto. Física Teórica en la Universidad Autónoma de Madrid, Madrid), W. Vlemmings (Department of Earth and Space Sciences en la Chalmers University of Technology, Suecia), M. Wittkowski (ESO, Alemania) y A. A. Zijlstra (Jodrell Bank Centre for Astrophysics en la The University of Manchester, Reino Unido).
Nota de prensa (ASTROMOL):
Descubierta la presencia de la molécula OH+ en torno a estrellas moribundas

Nota de prensa (Herschel):
New molecules around old stars

Artículos científicos relacionados:

Referencias:
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11 de junio de 2014

Así es un GRB en la intimidad

El fenómeno explosivo más intenso del Universo después del Big Bang es lo que se conoce como "explosiones de rayos gamma", más conocidas como GRBs por sus siglas en inglés (Gamma Ray Bursts). Son estallidos de muy corta duración, y de entre todos ellos, los que duran más de dos segundos, se les denomina GRBs de larga duración, abreviados como LGRBs.

Los LGRBs son tremendamente energéticos. Comparativamente, en el tiempo que dura la explosión son capaces de liberar tanta energía como la que emitirá el Sol a lo largo de su vida, y estamos hablando de una vida muy larga: en torno a 10.000 millones de años.

Estos LGRBs suponen aproximadamente el 70% de todos los GRBs observados. Esto es debido a que es más fácil detectarlos. Desde hace una década se están encontrando estallidos cuya duración es inferior a dos segundos, por lo que se han tenido que diferenciar entre ellos de acuerdo a su duración. Los de corta duración están asociados a fusión de estrellas de neutrones y no a supernovas como los LGRBs.

Representación artística del entorno que rodea al GRB 020819B, basado en observaciones de ALMA. Créditos: NAOJ.

Explosiones oscuras

Pero hay un pequeño enigma entorno a los LGRBs, y es que en sus explosiones no se ha apreciado luz emitida debido, tal vez, a la absorción de su radiación por parte de grandes nubes de polvo que rodean la estrella en los momentos previos a la explosión.

Por ello, estos estallidos están siendo estudiados ya que quieren saber el porqué de su carencia de luz y determinar si es debido a la presencia de polvo o a cualquier otro motivo. Para llevar a cabo estas investigaciones, los científicos están analizando las galaxias en las que se han producido LGRBs esperando encontrar estrellas masivas progenitoras de LGRBs en regiones activas de formación estelar, y que probablemente podrían estar rodeadas de una gran cantidad de gas, pero hasta ahora no se habían obtenido resultados observacionales que respaldasen esa hipótesis, dejando la respuesta en blanco durante mucho tiempo. 

Resultados de ALMA

Ahora, un equipo de astrónomos de Japón ha utilizado ALMA (Atacama Large Millimeter-submillimeter Array) para detectar la emisión en ondas de radio procedente del gas molecular situado en torno a dos anfitrionas de LGRB: GRB 020819B y GRB 051022, situadas a 4.300 y 6.900 millones de años luz, respectivamente.

Observaciones de la galaxia que alberga al GRB 020819B. Las medidas llevadas a cabo en el rango de las ondas de radio del gas molecular (izquierda) y el polvo (centro), han sido observadas por ALMA. A la derecha, una imagen en luz visible captada por el Telescopio Gemini Norte Frederick C. Gillett. La cruz indica la ubicación del lugar donde tiene lugar el GRB. Créditos: Bunyo Hatsukade(NAOJ), ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Kotaro Kohno, profesor de la University of Tokyo y miembro del equipo de investigación ha declarado que "hemos estado buscando gas molecular en galaxias GRB durante más de diez años utilizando varios telescopios alrededor del mundo."

Es la primera vez que un instrumento detecta este tipo de radiación, y esto es debido a la sensibilidad sin precedentes que ofrece el conjunto de radiotelescopios de ALMA, estimada en cinco veces superior a la obtenida con otros telescopios similares. "Como resultado de nuestro arduo trabajo, finalmente logramos un avance notable utilizando el poder de ALMA. Estamos muy entusiasmados con lo que hemos logrado", añade Kohno.

Alta concentración de polvo

Además de detectar esta radiación, gracias a estas observaciones llevadas a cabo con ALMA, se ha descubierto la distribución del gas molecular y el polvo en galaxias que albergan GRBs. Observando el primer GRB de los citados, GRB 020819B, se ha encontrado un entorno extraordinariamente rico en polvo, mientras que cerca del centro de la galaxia se ha encontrado gas molecular. En proporciones, la concentración de polvo del entorno de GRB 020819B con respecto a zonas de formación estelar de la Vía Láctea y otras galaxias cercanas, en la zona GRB es diez veces superior.

Concepción artística del entorno que rodea al GRB 020819B, basado en observaciones de ALMA. Créditos: NAOJ.

"No esperábamos que los GRB pudieran tener lugar en un ambiente tan polvoriento, con una proporción tan baja de gas molecular con respecto al polvo. Esto indica que el GRB se produjo en un ambiente muy diferente al de una típica región de formación estelar" afirma Bunyo Hatsukade, autor principal de la investigación.

Conclusiones

Estas nuevas observaciones sugieren que las estrellas masivas que mueren como GRB cambian el ambiente en la región de formación estelar antes de explotar.

Una posible explicación para la alta proporción de polvo que se ha encontrado puede ser debido a la diferencia en sus reacciones a la radiación ultravioleta. Dado que los enlaces entre los átomos que componen las moléculas se rompen fácilmente a causa de esta radiación, el gas molecular no puede sobrevivir en ambientes altamente expuestos a estas radiaciones producidas por las estrellas masivas en sus regiones de formación, con independencia a que posteriormente estallen como GRB o no.

"Los resultados obtenidos esta vez fueron más allá de nuestras expectativas. Necesitamos llevar a cabo otras observaciones en otras galaxias GRB para ver si podría tratarse de condiciones ambientales generales a cualquier sitio que albergue un GRB. Esperamos futuras investigaciones con la ampliación de las capacidades de ALMA", concluye Hatsukade.

En cualquier caso, estas observaciones de ALMA apoyan la hipótesis de que el polvo que absorbe la radiación de la reminiscencia es el responsable de generar explosiones oscuras de rayos gamma.
Este trabajo será presentado en un artículo en la revista Nature el 12 de junio 2014, titulado “Two gamma-ray bursts from dusty regions with little molecular gas”, por B. Hatsukade et al.

El equipo está compuesto por B. Hatsukade (NAOJ, Tokio, Japón), K. Ohta (Department of Astronomy en la Kyoto University, Japón), A. Endo (Kavli Institute of NanoScience en el TU Delft, Holanda), K. Nakanishi (NAOJ - JAO, Santiago, Chile; The Graduate University for Advanced Studies (Sokendai) en Tokio, Japón), Y. Tamura (Institute of Astronomy en la University of Tokyo, Japón), T. Hashimoto (NAOJ) y K. Kohno (IoA; Research Centre for the Early Universe en la University of Tokyo, Japón).
Nota de prensa:
Explosiones gigantes enterradas en polvo

Nota de prensa (versión original):
Gigantic Explosions Buried in Dust

Referencias:

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