Els confins del sistema solar
Des de fa uns quants anys, una bona part de l’estudi del sistema solar se centra en les seves regions més externes, i en concret en el cinturó de Kuiper, la regió que s’estén més enllà de Neptú i que es troba poblada per nombrosos planetes nans, com ara Plutó. Al desembre es va anunciar el descobriment del cos del cinturó de Kuiper (i del sistema solar) més llunyà fins ara observat. Es tracta d’un cos d’uns 500 km de diàmetre i de forma esfèrica, situat a unes 120 unitats astronòmiques del Sol –recordem que una unitat astronòmica (UA) és la distància mitjana entre la Terra i el Sol i equival a uns 150 milions de quilòmetres–. La seva òrbita encara no s’ha pogut determinar amb precisió, però possiblement 2018 VG18 –així és com s’anomena aquest planeta nan– triga més de 1.000 anys a fer una òrbita completa al voltant del Sol. El seu color rossenc indica que es tracta d’un cos rocallós amb una gran quantitat de gel.
Cal esmentar també que la nau New Horizons de la NASA, que va visitar Plutó el 2015, es troba viatjant pel cinturó de Kuiper. A final d’any era a una distància 43 UA del Sol. L’u de gener de 2019, la NewHorizons va arribar a Ultima Thule, un cos d’uns 30 km de diàmetre format per dues esferes en contacte, similar a un ninot de neu. És l’objecte més llunyà mai visitat per una sonda espacial.
Un visitant d’un altre sistema estel·lar
Visió artística de l’objecte interestel·lar ‘Oumuamua
© European Southern Observatory / M. Kornmesser
L’octubre del 2017, el telescopi Pan-STARRS va detectar per primera vegada un objecte interestel·lar dins del nostre sistema solar. Es tractava d’un asteroide amb una forma inusualment allargada que va ser anomenat ‘Oumuamua. Al llarg del 2018 es van publicar diversos estudis sobre aquest cos, per exemple, el fet que l’asteroide giri d’una manera caòtica suggereix que podria haver impactat amb un altre cos abans de ser expulsat del seu sistema estel·lar. També es va publicar un estudi que explica el canvi de color vist en comparar diferents observacions, que seria degut al fet que l’asteroide no té una superfície uniforme, sinó que aquesta mostra taques de diferent color que es van orientant cap a la Terra a mesura que ‘Oumuamua gira. Les taques provindrien d'una diferent composició del material, un fet poc habitual en un cos tan petit. Un altre estudi sobre l’òrbita ha permès identificar possibles estrelles on s’hauria originat l’asteroide. Les dues candidates més probables, atenent com s’hi va acostar ‘Oumuamua i a quina velocitat, són dues estrelles nanes, anomenades HIP 3757 i HD 292249, que es van trobar a prop de l’asteroide fa menys d’un milió d’anys i 3,8 milions d’anys, respectivament.
Un anell a Haumea
Haumea és un planeta nan situat al cinturó de Kuiper. A causa de la seva llunyania i que es tracta d’un objecte petit, fins ara havia estat difícil determinar les seves característiques físiques. Un dels mètodes possibles per a conèixer-les, i que ja va ser emprat amb altres planetes nans, com Eris i Makemake, consisteix a observar el planeta nan quan passa pel davant d’una estrella. Mesurant el temps que l’estrella és ocultada pel planeta nan des de diferents indrets de la superfície de la Terra, podem conèixer la forma, la mida i la densitat del cos en qüestió. A més, l’enregistrament detallat de com disminueix la llum de l’estrella quan el cos passa pel seu davant ens pot donar informació addicional sobre, per exemple, l’existència d’una possible atmosfera.
El 21 de gener es va produir una d’aquestes ocultacions a càrrec d’Haumea, que va ser seguida per un equip d’astrònoms de l’Institut d’Astrofísica d’Andalusia (IAA). Entre altres resultats van determinar que l’eix major d’Haumea fa 2.320 km, una mica més del que es pensava fins ara, i que la seva densitat és inferior a la calculada prèviament. El resultat més sorprenent, però, va ser la detecció d’un anell al seu voltant, situat a 2.287 km del centre del planeta nan. Es tracta del primer anell detectat en un objecte transneptunià. Fins fa no gaire, només es coneixien anells al voltant dels planetes gegants, si bé fa poc temps el mateix equip havia anunciat la presència d’anells en dos petits cossos de la família dels anomenats centaures, que orbiten entre Júpiter i Neptú. L’anell d’Haumea pot ser que s’originés a partir del material resultant d’una col·lisió o pel material expulsat de la seva superfície a causa de la ràpida rotació d’Haumea.
Un nou veí
A final del 2018 ja són quasi 4.000 els planetes extrasolars confirmats. Entre els descobriments fets enguany cal destacar el d’una superterra (planeta amb una massa d’entre 2 i 10 vegades la de la Terra) al voltant de l’estrella de Barnard, el segon sistema estel·lar més proper a la Terra, només superat per Alfa Centauri. L’estrella de Barnard, situada a només 6 anys llum de la Terra, té, a més, la peculiaritat de ser l’estrella amb el moviment aparent més gran del cel. El descobriment es va fer analitzant mesures de la velocitat radial de l’estrella (o moviment de l’estrella al llarg de la línia de visió) obtingudes al llarg de vint anys.
La presència d’un planeta al voltant d’una estrella li indueix un moviment al voltant del centre de masses comú que es pot detectar per les petites variacions en la velocitat radial de l’estrella. Barnard-b, com s’anomena el nou exoplaneta, és, a més, el planeta més petit i més distant de la seva estrella detectat amb el mètode de les velocitats radials. Té una massa 3,2 vegades més gran que la de la Terra i triga 233 dies a completar la seva òrbita. El planeta no sembla que hagi pogut albergar vida, a causa de la seva baixa temperatura, estimada en -150 °C. L’equip internacional d’astrònoms que van descobrir Barnard-b ha estat liderat per Ignasi Ribas, de l’Institut de Ciències de l’Espai del CSIC.
Un altre sistema planetari que va ser notícia el 2018 ha estat TRAPPIST-1. Aquest sistema consta de set planetes, tots de mida semblant a la de la Terra, que orbiten al voltant d’una estrella nana vermella situada a 40 anys llum del Sol. Una característica dels planetes de TRAPPIST-1 és la seva baixa densitat. Un estudi que van presentar al març astrònoms de la Universitat d’Arizona (EUA) proposa que aquesta baixa densitat es deu a la presència de grans quantitats d’aigua, que podrien arribar al 50% de la massa del planeta en alguns casos –a la Terra, la quantitat d’aigua és només el 0,02% de la massa– i es podria trobar majoritàriament en forma de gel. El mateix estudi ha determinat també que alguns dels planetes de TRAPPIST-1 s’haurien format més lluny de l’estrella del que es troben actualment, ja que, en cas contrari, l’aigua s’hauria evaporat per l’escalfor de l’estrella i no hauria pogut ser retinguda en grans quantitats per la petita massa dels planetes.
El nou arxiu de la missió Gaia
El 25 d’abril es va fer públic el segon arxiu de la missió Gaia de l’Agència Espacial Europea (ESA). La missió Gaia, enviada a l’espai el desembre del 2013, té per objectiu obtenir les posicions, distàncies i moviments d’un gran nombre d’estrelles amb una precisió mai obtinguda fins ara, cosa que permetrà, entre altres coses, l’estudi de la formació i evolució de la Via Làctia. El nou arxiu conté informació de més 1.600 milions d’estrelles i inclou posicions, distàncies, brillantors, velocitats radials (per a més de 7 milions d’estrelles) i altres paràmetres astrofísics com ara la temperatura o la composició química. A més, es disposa de mesures de posició i brillantor per a més de 14.000 asteroides.
Totes aquestes dades permeten aprofundir en el coneixement de la nostra galàxia, i en particular en les possibles interaccions amb altres galàxies que ha patit al llarg de la seva història, perquè aquestes interaccions deixen una empremta en el moviment de les estrelles que, gràcies a la precisió de les dades de Gaia, ha pogut ser clarament detectada. Un exemple d’aquest tipus d’estudi va ser el descobriment en l’entorn solar d’un grup d’estrelles amb una composició química diferent de la resta i que presenten un sentit de rotació entorn al centre de la galàxia contrari al del Sol. L’explicació més plausible és que aquestes estrelles s’hagin format en una altra galàxia que va impactar amb la nostra. L’anàlisi de les dades, junt amb els models d’interacció entre galàxies, indica que l’impacte amb l’altra galàxia, anomenada Gaia-Enceladus, s’hauria produït fa uns 10.000 milions d'anys i hauria contribuït a la formació del disc gruixut de la Via Làctia, format per estrelles que van ser expulsades del disc de la nostra galàxia per la pertorbació gravitacional ocasionada pel pas de Gaia-Enceladus. L’estudi va ser presentat a l’octubre per un grup d’astrònoms encapçalat per Amina Helmi de la Universitat de Groningen.
De la mateixa manera, una anàlisi de la posició i el moviment de quasi un milió d’estrelles de l’entorn del Sol ha evidenciat un altre dels encontres que la Via Làctia ha tingut en el passat amb altres galàxies. En aquest cas, els investigadors, liderats per Teresa Antoja de l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona, han estudiat com es relaciona el moviment de les estrelles en sentit perpendicular al pla galàctic amb la seva posició respecte d’aquest mateix pla. La conclusió és que existeix una clara relació que, segons els models actuals, pot ser explicada si una petita galàxia va creuar el pla de la Via Làctia fa 500 milions d’anys, pertorbant el moviment de les estrelles. Aquest instant coincideix amb el darrer pas de la Galàxia nana de Sagitari.
Gaia ha descobert també una vintena d’estrelles que es mouen a gran velocitat cap al centre de la Via Làctia. És possible que aquestes estrelles provinguin del Gran Núvol de Magallanes, una galàxia relativament petita situada a 160.000 anys llum de nosaltres i que orbita la nostra galàxia, o d’alguna altra galàxia encara més llunyana.
El mapa de la matèria fosca
Una secció del mapa de la matèria fosca
© NAOJ – HSC Project
La matèria fosca va continuar sent un tema d’actualitat. Els models cosmològics acceptats postulen que un 85% de la matèria de l’univers és matèria fosca, possiblement en forma de partícules elementals encara no descobertes, cosa que s’anomena matèria fosca no bariònica. La seva existència es coneix a partir dels efectes gravitacionals que exerceix sobre la matèria visible.
Al març es va presentar un mapa de la distribució de matèria fosca obtingut amb la Hyper Suprime-Cam del telescopi japonès Subaru. Per obtenir el mapa s’ha mesurat com la imatge de galàxies llunyanes es veu distorsionada per la matèria fosca que s’interposa entre elles i nosaltres. Com que la distorsió és molt petita, aquesta tècnica necessita grans telescopis equipats amb instruments molt precisos, com és el cas del telescopi Subaru. El mapa sembla indicar que hi ha menys halos de matèria fosca dels predits pel model cosmològic estàndard.
Un altre indicador de la presència de matèria fosca és el moviment de les estrelles dins de les galàxies. En algunes s’ha observat que aquest moviment no pot ser explicat sense la presència de matèria que no podem detectar amb els mitjans habituals. Malgrat tot, un equip d’astrònoms encapçalat per científics de l’Observatori de París (França) va mostrar que en el cas de les galàxies nanes que orbiten la Via Làctia no cal la matèria fosca per a explicar els moviments de les estrelles, contràriament al que es pensava fins ara. El nou estudi mostra que la força gravitatòria de la Via Làctia pot explicar aquest moviment. El mateix efecte es produiria en galàxies nanes properes a altres galàxies massives, com és el cas de la galàxia d’Andròmeda.
Com a alternativa a la matèria fosca, alguns astrònoms van proposar altres hipòtesis, com l’anomenada dinàmica newtoniana modificada (MONDS), que podrien explicar els efectes gravitacionals sobre la matèria visible que són atribuïts a la matèria fosca. Però l’anàlisi detallada d’un conjunt d’observacions obtingudes amb diferents telescopis, tant situats a la Terra com a l’espai, va mostrar que els efectes gravitacionals observats a les galàxies estudiades no són compatibles amb les teories MOND i només poden ser explicades per la presència de matèria fosca.