L’exploració de Mart
Un nou mapa geològic de Mart presentat per la NASA mostra evidències que en aquest planeta podrien haver existit grans llacs en els seus inicis. Hi ha grans dipòsits sedimentaris a la regió de Hellas que podrien haver estat plens d’aigua fa entre 3.500 i 4.500 milions d’anys. Aquesta nova evidència se suma a les ja existents sobre la presència d’aigua a Mart en el passat.
Després de més de sis anys en funcionament, l’Spirit, un dels dos robots de la NASA que explora la superfície de Mart, va patir greus problemes en quedar-se atrapat a la sorra de la superfície del planeta vermell. Al mes de març va deixar de funcionar per esgotament de les bateries, coincidint amb l’hivern marcià, i sortirà automàticament d’aquesta hivernació durant el primer trimestre del 2011 si aconsegueix recarregar les bateries correctament. Per la seva banda, el robot bessó Opportunity, després de recórrer 23 km, es dirigia al cràter Endeavour. Entre els darrers experiments efectuats, destaca la identificació d’un meteorit de níquel-ferro i l’anàlisi de noves roques marcianes.
Desapareix una de les bandes de núvols de Júpiter
Dues imatges de Júpiter (juliol del 2009 a l’esquerra; juny del 2010 a la dreta) obtingudes pel telescopi espacial Hubble on es pot observar la desaparició de la banda de núvols equatorial sud
© NASA / ESA
Fins i tot quan s’observa amb un telescopi petit, l’atmosfera de Júpiter mostra dues bandes de núvols paral·leles a l’equador. Bé, si més no això era així fins al començament del 2010, perquè l’anomenada banda equatorial sud (SEB, del seu nom en anglès) es va anar debilitant des del final de l’any passat fins a desaparèixer totalment. Els mecanismes que governen l’atmosfera de Júpiter no són ben coneguts. Es creu que la desaparició de la SEB pot ser deguda al fet que els núvols d’amoníac que es formen a sobre seu l’hagin ocultat. No és el primer cop que això succeeix. La SEB es debilita o desapareix totalment a intervals irregulars. Els darrers trenta-cinc anys això ha succeït fins a cinc vegades. En les altres ocasions, la banda de núvols ha reaparegut, com a molt tard, al cap de dos anys.
La sonda Cassini continua explorant Saturn
Aurora brillant a la regió polar sud de Saturn (imatge en fals color obtinguda per la sonda Cassini de la NASA)
© NASA/JPL/ASI/University of Arizona/University of Leicester
La sonda Cassini de la NASA es troba explorant Saturn i el seu sistema de satèl·lits des de fa més de cinc anys. Al llarg del 2010, la Cassini va fotografiar diverses aurores a Saturn, les quals, igual que a la Terra, es formen quan partícules provinents del Sol són dirigides pels camps magnètics del planeta cap a les seves regions polars, on interactuen amb els gasos que componen l’atmosfera. A Saturn, a més, les característiques de les aurores estan influïdes per ones electromagnètiques generades quan algun dels seus satèl·lits travessa la magnetosfera del planeta.
Cassini va descobrir, a més, diversos guèisers a la zona polar sud del satèl·lit Enceladus, un dels més grans dels més de 50 que orbiten Saturn. Els instruments de la sonda mostren indicis de la presència d’ions d’aigua líquida en aquests guèisers. Durant els darrers mesos de l’any la Cassini va continuar també recollint dades que permetin entendre els complexos processos químics que es donen a Tità, el satèl·lit més gran del sistema saturnià.
Continuen els descobriments de nous planetes extrasolars
El nombre de planetes extrasolars (planetes orbitant una estrella diferent del Sol) augmenta d’una setmana a l’altra. Actualment són més de 500 els planetes detectats fora del nostre sistema solar. Al llarg del 2010 un dels principals descobridors de planetes extrasolars va ser el telescopi espacial Kepler de la NASA. Llançat al març del 2009, Kepler va descobrir 7 planetes durant el 2010 i té una llista de més de 700 candidats pendents encara de confirmar. Per detectar els planetes extrasolars, Kepler observa alhora i d’una manera continuada més de 150.000 estrelles i en mesura la fotometria (quantitat de llum). Si un planeta que orbita una d’aquestes estrelles hi passa pel davant des del punt de visió del telescopi, aquest registra una petita disminució de la llum provinent de l’estrella. Estudiant com és aquesta disminució es poden inferir alguns paràmetres del planeta, per exemple, la mida, la massa o la grandària de l’òrbita.
Membres del Lick-Carnegie Exoplanet Survey van anunciar al setembre el descobriment d’un planeta extrasolar potencialment habitable. Aquest planeta, el sisè descobert al voltant de l’estrella Gliese 581, va ser anomenat Gliese 581g i és a uns 20 anys llum de distància de la Terra. Els càlculs indiquen que el planeta té una massa entre 3,1 i 4,3 vegades la massa de la Terra i descriu una òrbita gairebé circular amb un període de 36,6 dies. Tanmateix, una reanàlisi posterior amb noves dades va mostrar que les observacions es podrien explicar sense la presència d’aquest sisè planeta, si se suposa que les òrbites dels altres planetes són eqíptiques en comptes de circulars. Actualment Gliese 581g està classificat com a planeta no confirmat i fins que no se n’obtinguin més dades no es podrà saber si existeix o no. La importància del descobriment rau en el fet que, de confirmar-se, seria el primer planeta trobat dins de la zona habitable de la seva estrella, és a dir, a una distància tal que la quantitat d’energia rebuda fa possible l’existència d’aigua líquida a la seva superfície. L’habitabilitat d’un planeta no depèn només de la seva temperatura, que no pot ser ni massa calenta, per a evaporar l’aigua, ni massa freda. A més hi ha altres factors, com són la força de la gravetat a la seva superfície, que ha de ser suficientment gran per retenir una atmosfera. Gliese 581g mostra sempre la mateixa cara a la seva estrella, de manera que en una de les meitats de la seva superfície sempre és de dia i les temperatures són elevades i a l’altra meitat sempre és de nit i les temperatures són baixes. Malgrat això, la zona fronterera entre la llum i la foscor podria reunir les condicions necessàries d’habitabilitat.
També aquest any es va aconseguir capturar per primera vegada l’espectre directe d’un planeta extrasolar. L’espectre reflecteix la quantitat d’energia que emet un cos a cada longitud d’ona. Estudiant-lo es pot determinar la temperatura del cos i la seva composició química, entre altres paràmetres físics. El problema per obtenir l’espectre d’un planeta extrasolar rau en el fet que la quantitat de llum que rebem del planeta té una magnitud molt inferior a la que rebem de la seva estrella. Gràcies al telescopi VLT de l’Observatori Europeu Austral (ESO) es va poder separar l’espectre del planeta del de l’estrella. En concret, el planeta observat és el segon dels tres que es coneixen al voltant de l’estrella HR 8799, situada a 13 anys llum de la Terra. Si bé de forma indirecta ja s’havia aconseguit obtenir l’espectre d’alguns planetes extrasolars, aquesta nova fita permetrà aprofundir en l’estudi de les atmosferes d’aquests cossos i, fins i tot, establir-ne la composició i comprovar la possibilitat que puguin albergar vida.
Reconstruint la història de la Via Làctia
Noves regions de formació esteqar han estat descobertes a la Via Làctia. Es tracta de les anomenades regions HII, núvols on els àtoms d’hidrogen es troben ionitzats per la intensa radiació que reben d’estrelles joves que es troben al seu interior. Un grup d’investigadors, liderats per T. Bania, de la Universitat de Boston (Estats Units), va seleccionar possibles regions HII a partir de les dades del telescopi espacial infraroig Spitzer i del radiotelescopi VLA. Les candidates van ser confirmades amb més observacions amb radiotelescopis que permeten detectar l’emissió dels protons en recombinar-se amb electrons per formar àtoms d’hidrogen, procés característic de les regions HII. Algunes de les noves regions localitzades es troben al final de la barra central de la Via Làctia, i d’altres, als braços espirals. En disposar de més objectes, aquest descobriment permetrà estudiar com varia la composició química de la nostra galàxia a mesura que ens allunyem del centre, la qual cosa permetrà comprendre’n millor com evoluciona.
Si, com es pensa, la Via Làctia i altres galàxies del seu entorn es van formar a partir de la fusió de material compost prèviament, avui en dia s’haurien d’observar algunes estrelles primitives que es trobaven en aquests nuclis de material progenitor. La manera de distingir una estrella vella d’una de jove és estudiar-ne la composició. En morir, les estrelles enriqueixen el medi amb elements químics sintetitzats al seu interior, que passen a formar part de la següent generació d’estrelles. Així, com més vella és una estrella més semblant és la seva composició a la de l’Univers primitiu, bàsicament hidrogen i heli. I al contrari, com més jove és, més elements sintetitzats es troben en la seva composició (anomenats metalls).
En galàxies properes a la Via Làctia es coneixen moltes estrelles pobres en metalls, i, per tant, molt velles, però fins ara no se n’havia trobat cap extremament pobre en metalls, amb menys d’una miqèsima part d’aquest element, que pogués tenir l’origen en els blocs primordials que van donar lloc a les galàxies.
Segons un equip internacional dirigit per E. Starkenburg, del Kaptein Astronomical Institute de Groningen, Holanda, el problema era que la diferència entre l’espectre d’una estrella pobre en metalls i una estrella extremament pobre és tan petita que era invisible amb les tècniques usades fins ara. Amb l’instrument UVES del potent telescopi VLT, aquest equip d’astrònoms va obtenir espectres molt detallats d’unes poques estrelles de galàxies nanes properes a la Via Làctia, com Fornax, Sculptor, Sextans o Carina, que mostraven una quantitat de metalls entre 3.000 i 10.000 vegades inferior a les que trobem al nostre Sol. Es tracta, a més, de les estrelles més velles descobertes fora de la nostra galàxia.
Explicada la diversitat de formes de les galàxies
Imatge de camp ultraprofund obtinguda pel telescopi espacial Hubble on s’observen galàxies de diferent morfologia
© NASA, ESA, G. Illingworth (UCO/Lick Observatory and the University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (UCO/Lick Observatory and Leiden University), and the HUDF09 Team
Una galàxia és un agrupament de centenars de milers de milions d’estrelles. Les galàxies es classifiquen en diversos tipus, segons la seva estructura, d’acord amb el que s’anomena la seqüència de Hubble, en honor a E.P. Hubble, que va establir aquesta classificació al principi del segle XX.
En particular, hi ha galàxies espirals, amb braços de matèria situats en un disc i sortint d’un nucli central formant una espiral; espirals barrades, com la Via Làctia, en les quals els braços no neixen al nucli de la galàxia sinó als extrems d’una barra situada al centre; eqíptiques, sense braços ni disc, i irregulars, sense una forma ben definida. Tanmateix, el motiu pel qual existeixen diferents tipus de galàxies era desconegut.
Al gener d’aquest any A. Benson, del Caltech, i N. Devereux, de la Embry-Riddle University d’Arizona –totes dues institucions als Estats Units–, van publicar un article en què explicaven aquesta diversitat a partir de la fusió de galàxies i de l’energia fosca. Les seves simulacions de l’evolució de l’Univers aconsegueixen reproduir tant les diferents formes de les galàxies com el seu nombre relatiu. El model emprat en les simulacions és el conegut com lambda-matèria fosca freda (o l-CDM pel seu nom en anglès), el qual suposa que l’Univers és compost per un 72% de l’anomenada energia fosca, per ara de natura desconeguda, un 23% de matèria fosca i només un 4% de matèria visible. A més, Benson i Devereux han suposat que les galàxies es troben al si de grans halos de matèria fosca que es fusionen entre ells i amb les pròpies galàxies. Les galàxies eqíptiques serien el producte de nombroses fusions, mentre que les espirals n’haurien patit menys.
Evidències a favor dels models cosmològics estàndards
Les observacions i els models actuals indiquen que l’Univers té una edat de 13.750 milions d’anys. Aquesta xifra va ser confirmada per un equip format per astrònoms americans i alemanys, que van fer servir dades del telescopi espacial Hubble i una nova tècnica basada en el fenomen de les lents gravitacionals: quan entre nosaltres i una galàxia distant s’interposa una galàxia més propera, la llum de la galàxia llunyana és desviada per la gravetat de la galàxia propera, a manera de lent. Depenent de la distribució de massa de la galàxia o galàxies properes, pot ser que es formin diverses imatges de l’objecte que estem observant. Comparant aquestes imatges es pot arribar a determinar a quina distància està la galàxia més distant i, a partir d’aquí, calcular l’anomenada constant de Hubble que està relacionada amb l’edat de l’Univers.
Les lents gravitacionals també serveixen per a estudiar la distribució de matèria fosca. Com que és invisible a qualsevol longitud d’ona, no només en la visible, l’única manera d’inferir l’existència de la matèria fosca és pel seu efecte gravitacional; per exemple, quan actuen com a lent gravitacional. Un bon lloc per a estudiar la distribució de la matèria fosca és als cúmuls de galàxies, ja que contenen milers de galàxies acompanyades de matèria fosca i molts d’ells actuen com a lents gravitacionals.
Els astrònoms japonesos M. Oguri, de l’Observatori Astronòmic Nacional del Japó, i M. Takada, de la Universitat de Tòquio, van utilitzar el telescopi Subaru per a observar 20 d’aquests cúmuls i obtenir, veient com es distorsiona la llum de les galàxies situades darrere seu, la distribució de matèria fosca al seu interior. El resultat va ser que aquesta no segueix una distribució esfèrica, sinó bastant aplanada. El grau d’aplanament és totalment concordant amb la suposició que la matèria fosca és formada per partícules massives d’interacció feble (WIMP), relíquies del Big Bang.