Fi de la missió Rosetta
El 30 de setembre, la sonda Rosetta va acabar definitivament la seva missió amb el descens controlat sobre la superfície del cometa Churyomov-Gerasimenko. La sonda ha estat orbitant el cometa més de dos anys, acompanyant-lo en el seu pas pel periheli, el punt de màxim apropament al Sol, i al llarg d’aquest temps ha obtingut moltes dades. El cometa Churyomov-Gerasimenko ha mostrat una estructura i geologia més complexa del que s’esperava. La seva composició, rica en monòxid de carboni, oxigen, nitrogen i argó, suggereix que el cometa es va formar en una regió de la nebulosa protoplanetària (el núvol de gas i pols que va donar lloc als cossos del sistema solar) a molt baixa temperatura, lluny del Sol. Així mateix, l’alta porositat del seu material indica que el procés d’acreció que va donar lloc al cometa va ser lent. L’estudi dels minerals mostren que en cap moment ha existit aigua líquida, però sí que s’ha confirmat la presència de gel d’aigua, no solament sota l’escorça sinó també a la superfície. La sublimació d’aquest gel per l’escalfament a mesura que el cometa s’acosta al Sol origina grans quantitats de vapor d’aigua que escapa a l’espai. Segons les mesures preses pels instruments de Rosetta, la quantitat d’aigua alliberada diàriament varia entre algunes desenes de tones quan el cometa es troba lluny del Sol fins a gairebé 100.000 tones al periheli.
Un oceà, possible bressol de vida
Europa és un dels quatre grans satèl·lits de Júpiter que Galileu va descobrir l’any 1609, quan per primera vegada va apuntar el seu telescopi al cel. Té un diàmetre de 3.121 km, lleugerament inferior al de la Lluna. Hi ha molts indicis que sota la superfície glaçada d’Europa hi ha un oceà d’aigua salada en estat líquid, però fins ara no es coneixia si les condicions químiques d’aquest oceà eren compatibles amb la vida, cosa que sí que ha confirmat un estudi presentat al maig. Aquest treball va trobar que la relació entre la producció d’oxigen i hidrogen (un indicador clau per a saber l’energia disponible per a impulsar la vida) a l’oceà d’Europa és molt similar al que es dóna a la Terra. Aquest cicle de l’oxigen i l’hidrogen pot ser l’impulsor dels processos químics necessaris per a l’existència de vida, com ho és a la Terra. Ara falta estudiar el cicle d’altres elements, com el carboni, el nitrogen, el fòsfor o el sofre, també necessaris per a la vida.
Exploració de Júpiter i Plutó
El pol nord de Júpiter vist per la sonda Juno
© NASA / JPL-Caltech / SwRI / MSSS
Després d’un viatge de gairebé cinc anys la sonda Juno de la NASA va arribar a Júpiter el 4 de juliol. La missió té com a objectius principals estudiar l’atmosfera del planeta, la seva estructura interna i les aurores que es formen a les regions polars. Les primeres imatges dels pols de Júpiter, capturades per Juno al final d’agost, van mostrar un gran nombre de tempestes i també aurores, que van poder ser observades amb la càmera infraroja de la sonda. Resta esbrinar com es genera exactament l’energia de les partícules que provoquen aquestes aurores, les més intenses detectades en el sistema solar. En total, Juno sobrevolarà Júpiter trenta-set vegades al llarg de poc més d’un any i mig durant el qual orbitarà el planeta, i arribarà a passar a poc més de 4.000 km de la capa superior de núvols.
Detall de la superfície de Plutó vist per la sonda New Horizons
© NASA / JHUAPL / SwRI
Al juliol del 2015, la New Horizons va sobrevolar Plutó. Les observacions d’aquesta sonda de la NASA han donat lloc a nous descobriments sobre el planeta nan que es van fer públics al llarg d’aquest any. Un d’aquests descobriments suggereix l’existència d’un oceà subterrani sota de l’escorça de nitrogen congelat que cobreix Plutó. La New Horizons ha revelat formacions tectòniques en extensió que indiquen que el planeta nan es va expandir en algun moment de la seva evolució. Aquest fet és compatible amb un oceà subterrani que es va glaçar lentament al passat o bé que s’estigui glaçant en l’actualitat. Pel que fa a l’atmosfera de Plutó, la sonda ha mostrat que és extremament tènue, amb una pressió 100.000 vegades més petita que la de la Terra, i està composta de nitrogen, metà i monòxid de carboni en equilibri amb el gel de la superfície.
Una lluna al voltant de Makemake
Makemake és el segon planeta nan més massiu, només superat per Plutó. La seva òrbita es troba al cinturó de Kuiper, la regió més exterior del sistema solar. Al mes de juny es va anunciar l’existència d’una lluna orbitant al seu voltant. El nou cos, anomenat MK2, tindria un diàmetre d’uns 200 km i un cop se n’estudiï l’òrbita es podrà conèixer la massa i la densitat de Makemake. Amb aquest descobriment, els quatre principals planetes nans tenen un o més satèl·lits, cosa que indica que les col·lisions entre els objectes del cinturó de Kuiper van ser molt freqüents en el passat. El descobriment d’MK2 el va dur a terme un equip del Southwest Research Institute.
Planetes extrasolars
Al final del 2016 ja es coneixien més de 3.500 planetes extrasolars. Un d’aquests és Pròxima b, el primer planeta descobert al voltant Pròxima Centauri, l’estrella més propera a la Terra. L’anunci de l’existència del nou planeta el va fer G. Anglada-Escudé, de la Queen Mary University of London (Regne Unit), i el seu equip, autors del descobriment, el mes d’agost. El planeta orbita la seva estrella amb un període d’11,2 dies, a una distància inferior a la que separa Mercuri del Sol. Però com que es tracta de Pròxima Centauri, una estrella nana vermella més freda que el Sol, el planeta es troba dins de la zona d’habitabilitat, és a dir, dins de la zona on podria existir aigua en estat líquid. Malgrat això, Pròxima b està possiblement afectada per la radiació ultraviolada i les fulguracions de raigs X que emanen de l’estrella, molt més intenses que les que rep la Terra del Sol, fent per tant difícil la possibilitat de vida a la seva superfície. El planeta va ser descobert mesurant les petites variacions de velocitat de l’estrella, provocades pel planeta, amb els telescopis que l’Observatori Europeu Austral té a Xile.
Un altre planeta que va ser notícia el 2016 va ser el 51 Cancri e, pel fet de tractar-se de la primera superterra la composició de l’atmosfera de la qual s’ha pogut determinar. Les superterres són planetes que, tot i tenir una massa bastant superior a la de la Terra (8 vegades en el cas de 51 Cancri e), encara es troben molt lluny de les masses dels planetes gasosos tipus Júpiter. Es creu que aquest tipus de planetes són els més comuns a la nostra galàxia. Conèixer la composició de l’atmosfera 51 Cancri e ha estat possible gràcies a l’adquisició de multitud d’espectres del planeta quan transita pel davant de la seva estrella. Un cop suprimida la contribució de l’estrella, s’ha revelat que l’atmosfera del planeta conté bàsicament hidrogen i heli, sense evidències de vapor d’aigua. També hi ha presència d’àcid cianhídric, que indicaria una atmosfera amb una alta relació de carboni amb relació a l’oxigen. 51 Cancri e orbita la seva estrella en només 18 hores i la temperatura a la seva superfície pot arribar als 2.000 °C.
La massa de la Via Làctia
S’estima que la massa de la Via Làctia és equivalent a 700.000 milions de masses solars
© ESA / Gaia - Edmund Serpell
Malgrat que la Via Làctia és la nostra galàxia, hi ha moltes coses que encara ens són poc conegudes. El fet de trobar-nos-hi immersos fa difícil que en coneguem bé, per exemple, l’estructura, i avui en dia encara és motiu de debat el nombre de braços espirals que conté. Una altra dada poc coneguda és la seva massa total. La Via Làctia no només conté estrelles, sinó també núvols de gas i pols, i una quantitat important de matèria fosca, una forma de matèria de natura desconeguda que no es pot detectar amb els mitjans habituals, però que se sap que existeix per la seva influència gravitatòria sobre els objectes visibles. Un nou estudi realitzat per G. Eadie, de la McMaster University, al Canadà, va indicar que la massa de la nostra galàxia és equivalent a 7·1011 (700.000 milions) masses solars. Per a arribar a aquesta xifra, Eadie ha utilitzat els cúmuls globulars, agrupacions de milers d’estrelles que orbiten al voltant del centre de la Via Làctia. Les característiques del seu moviment depenen de la massa total de la Via Làctia, de manera similar a com el moviment dels planetes al voltant del Sol depèn de la massa d’aquest. Per a fer el càlcul d’una manera precisa, cal saber com és el moviment en tres dimensions dels cúmuls, però això no sempre és possible. Eadie ha desenvolupat un nou mètode que permet fer servir no solament aquestes velocitats tridimensionals sinó també les dades de les velocitats conegudes només parcialment, amb el qual s’obté un resultat més acurat que els anteriors.
Primera detecció d’ones gravitacionals
Les ones gravitacionals van ser predites per A. Einstein l’any 1915, dins el marc de la Teoria de la Relativitat General. Es tracta d’ondulacions de l’espai-temps produï-des per fenòmens cataclísmics, com ara la fusió de dos forats negres molt massius. Els anys vuitanta del segle passat se’n va demostrar l’existència per mètodes indirectes, però la seva detecció directa no havia estat possible fins aquest any, gràcies a les observacions de l’experiment LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). Al febrer els responsables de LIGO van anunciar que un senyal captat el 14 de setembre de 2015 constituïa la primera detecció confirmada d’ones gravitacionals. Posteriorment, al juny, van constatar una segona detecció. En ambdós casos les ones han estat generades a les darreres fraccions de segon del procés de fusió de dos forats negres. En el primer cas es tractaria de forats negres amb masses de 29 i 36 vegades la massa del Sol, respectivament; mentre que en el segon cas serien forats negres més petits, de 14 i 7 masses solars, respectivament. La velocitat a què xoquen els forats negres pot arribar a la meitat de la velocitat de la llum. Les ones gravitacionals donen informació sobre el fenomen que les han originat, i s’espera que en el futur siguin una nova finestra per a observar l’Univers, com ara ho són la llum, les ones de ràdio o altres tipus de radiació electromagnètica.
Un Univers en ràpida expansió i més poblat
Des del seu origen, durant una gran explosió, l’Univers es troba en expansió. Mesurar la velocitat d’aquesta expansió, íntimament lligada amb l’edat de l’Univers, ocupa els astrònoms des de fa molts anys. Al juny d’enguany un equip liderat per A. Riess, premi Nobel de física l’any 2011 i membre de l’Space Telescope Science Institute (Estats Units d’Amèrica), va descobrir que l’Univers s’està expandint entre un 5% i un 9% més de pressa del que es pensava fins ara. L’estudi es basa en la determinació precisa de la distància tant a galàxies properes com llunyanes fent servir el telescopi espacial Hubble, juntament amb la mesura de la velocitat a la qual aquestes galàxies s’estan allunyant. Això permet calcular l’anomenada constant de Hubble, en aquest cas amb una incertesa de només el 2,4%, que ens dóna la velocitat d’expansió de l’Univers. Aquesta nova mesura no concorda, però, amb la velocitat d’expansió que s’obté a partir de les observacions de l’Univers primitiu a través de la radiació de fons de microones (una mena d’eco dels primers instants de l’Univers que ha arribat fins a nosaltres). Una possible explicació d’aquesta discrepància podria ser l’existència de l’anomenada radiació fosca, en forma d’una nova partícula subatòmica que hauria canviat el balanç d’energia als primers instants de l’Univers.
La transformació en tres dimensions de les imatges del camp profund obtingudes pel telescopi espacial Hubble va permetre calcular el nombre de galàxies de l’Univers
© NASA / ESA / G. Illingworth, D. Magee and P.Oesch; University of California, Santa Cruz / R. Bouwens, Leiden University / the HUDF09 Team
D’altra banda, fent servir també dades del telescopi espacial Hubble, es va poder determinar que l’Univers observable conté com a mínim deu vegades més galàxies del que fins ara es pensava. La primera estimació fiable del nombre de galàxies es va fer al final del segle XX a partir de les imatges de camp profund (deep field images) del telescopi Hubble, que mostraven infinitat de galàxies desconegudes fins aleshores. La xifra que s’obtingué per a la totalitat de l’Univers observable fou d’entre 100.000 i 200.000 milions de galàxies. L’estudi presentat a l’octubre per un equip internacional liderat per C. Conselice de la Universitat de Nottingham (Regne Unit), multiplica per un mínim de deu aquesta xifra. Conselice va transformar les imatges del Hubble en imatges en tres dimensions, de manera que va poder calcular el nombre de galàxies en diferents instants de la història de l’Univers (cal recordar que com més distant es troba una galàxia, més lluny en el temps l’estem observant). A més, l’equip va desenvolupar un model matemàtic que li va permetre estimar quantes galàxies existents no són visibles amb els telescopis actuals. Un resultat sorprenent va ser que el nombre de galàxies ha variat al llarg de la història de l’Univers: sembla que quan l’Univers tenia només uns pocs milers de milions d’anys hi havia deu vegades més galàxies per unitat de volum que en l’actualitat. A més, les galàxies de l’Univers primitiu eren més petites. Tot això reforça el model de formació de les galàxies de dalt a baix, en què les galàxies es van fusionant amb el pas del temps i formen galàxies més grans mentre que se’n redueix el nombre.