La nau Rosetta arriba al seu objectiu
La nau Rosetta, que va permetre cartografiar el cometa Churyumov-Gerasimenko, seguirà en la seva trajectòria per continuar estudiant-lo
© ESA / Rosetta / NAVCAM
Després de deu anys de viatge, el 6 d’agost la nau Rosetta de l’Agència Espacial Europea (ESA) es va convertir en la primera nau a orbitar un cometa, en aquest cas el Churyumov-Gerasimenko. En el seu camí cap al cometa, Rosetta va apropar-se a dos asteroides, Steins el 2008 i Lutetia el 2010, per tal de fotografiar-los. Després d’aquest darrer la nau va ser posada en estat d’hibernació durant 19 mesos, fins el 20 de gener d’enguany, per tal d’estalviar energia.
La nau acompanyarà el cometa a mesura que aquest s’apropi al Sol, i estudiarà els canvis que es produeixin en augmentar la temperatura i sublimar-se nous compostos. Els instruments de Rosetta, a més de cartografiar la superfície del cometa, poden analitzar-ne la composició, i en particular detectar molècules orgàniques. A més, la nau disposa del mòdul Philae, una petita sonda amb una massa d’uns 100 kg que va aterrar al cometa el 12 de novembre i que permetrà una anàlisi detallada dels minerals que el formen.
Els cometes són petits cossos del sistema solar que en la seva gran majoria es troben a l’anomenat núvol d’Oort, una regió de l’espai situada a unes 50.000 unitats astronòmiques del Sol. Pertorbacions gravitatòries produïdes, per exemple, pel pas proper d’una estrella envien part dels cometes del núvol d’Oort cap al sistema solar interior, on poden quedar atrapats convertint-se en cometes periòdics que passen regularment a prop del Sol. Aquest és el cas del cometa Churyumov-Gerasimenko, amb un període de 6,45 anys. Es pensa que part dels compostos orgànics i l’aigua que van donar lloc a la vida a la Terra provenien dels nombrosos cometes que van impactar amb la Terra en les seves primeres etapes d’evolució. D’aquí la importància del seu estudi.
Les fronteres del sistema solar
Més enllà de l’òrbita de Neptú, a l’anomenat cinturó de Kuiper hi ha innombrables cossos que reben el nom genèric d’objectes transneptunians (TNO, per les seves sigles en anglès). Actualment s’han catalogat al voltant de 1.500 TNO, i Plutó n’és el més conegut. Gràcies a les observacions del telescopi espacial Herschel de l’ESA, ara en coneixem més detalls. Les mesures i l’albedo (la quantitat de llum reflectida) de més d’un centenar d’aquests cossos han permès determinar que el seu diàmetre comprèn des d’uns 50 km fins a quasi 2.400 km, i els més grans són Plutó i Eris. Altres presenten formes molt ovalades, com Haumea i Varuna, i d’altres fins i tot tenen llunes. Per la seva banda, la mesura de l’albedo ha permès diferenciar TNO amb superfícies possiblement cobertes de gel (albedo elevat) i d’altres amb superfícies més fosques (baix albedo), possiblement a causa de la presència de material orgànic. Totes aquestes dades serviran per a comprovar els actuals models de formació del sistema solar.
Més enllà del cinturó de Kuiper s’obre una regió de l’espai de la qual fins ara només es coneixia un objecte, Sedna, descobert l’any 2003. Al març es va publicar el descobriment d’un segon cos en aquesta regió, que provisionalment ha rebut el nom de 2012 VP113. En el seu màxim apropament al Sol, 2012 VP113 es troba a 80 vegades la distància de la Terra al Sol (unitat astronòmica, UA), mentre que la frontera exterior del cinturó de Kuiper és situada a unes 50 UA. La pregunta que ara es planteja és si aquests dos cossos no són més que els primers exemples d’un conjunt molt més ampli d’objectes que poblarien un hipotètic núvol interior d’Oort. Segons els autors del descobriment, S. Sheppard i C. Trujillo del Carnegie Institute for Science (EUA) i de l’Observatori Gemini (EUA), respectivament, podrien existir quasi un miler d’objectes amb òrbites semblants a les de Sedna i 2012 VP113 amb un diàmetre superior als 1.000 km.
El primer exoplaneta de la mida de la Terra trobat a la zona d’habitabilitat
La missió Kepler de la NASA, llançada el 2009 i operativa fins a mitjan 2013, ha incrementat enormement el nombre d’exoplanetes coneguts i el coneixement de les seves característiques físiques. Al llarg del 2014 es van seguir analitzant les dades recollides, i dels poc més de 1.800 exoplanetes confirmats que es coneixen a data d’avui, 989 van ser descoberts gràcies a les observacions de Kepler, que, a més, en va observar 4.000 més que resten a l’espera de noves observacions que confirmin la seva existència. Kepler va detectar exoplanetes amb el mètode dels trànsits, mesurant les petites disminucions en la llum de l’estrella produïdes quan l’exoplaneta passa o transita pel seu davant.
Visió artística del planeta Kepler-186f, el primer exoplaneta descobert de la mida de la Terra
© NASA Ames / SETI Institute / JPL - Caltech
Entre els planetes confirmats trobem Kepler-186f, el primer exoplaneta de la mida de la Terra que es troba a la zona d’habitabilitat de la seva estrella, és a dir, la zona en la qual es donen les condicions perquè un hipotètic planeta que orbités al seu voltant pogués tenir aigua líquida a la superfície. L’anunci del descobriment de Kepler-186f el van fer a l’abril els encarregats de la missió. Fins ara tots els planetes descoberts a la zona d’habitabilitat eren almenys un 40% més grans que la Terra. El nou planeta es troba al voltant d’una estrella situada a 500 anys llum de nosaltres, i forma part d’un sistema planetari del qual es coneixen quatre membres més. Tanmateix, el fet que un planeta es trobi a la zona d’habitabilitat no significa que pugui albergar vida, ja que, per exemple, la temperatura a la superfície, que depèn en gran mesura de l’existència i la composició de l’atmosfera, és una condició necessària.
També amb les dades de Kepler i del telescopi espacial Spitzer es va aconseguir mesurar, per primer cop i de forma precisa, la mida d’un exoplaneta. En aquest cas es tracta de Kepler-93b, una superterra amb un diàmetre de 18.800 km (amb una incertesa de la mesura de tan sols 120 km), aproximadament una vegada i mitja la mida de la Terra. Per poder arribar a aquest resultat, primer es va determinar la mida de l’estrella al voltant de la qual orbita Kepler-93b, gràcies a les petites variacions que provoquen en la seva lluminositat les ones sísmiques que es propaguen al seu interior, tècnica coneguda amb el nom d’astrosismologia. Amb el radi de l’estrella més les dades del trànsit del planeta es va poder calcular de manera precisa la mida d’aquest darrer. Amb la mesura del seu radi i una massa coneguda anteriorment de 3,8 vegades la de la Terra, la densitat de Kepler-93b indica que possiblement és format de ferro i material rocós, com la Terra. Totes aquestes dades donen una nova llum a l’estudi de les superterres, planetes només coneguts fora del sistema solar.
Molècules interestel·lars
A data d’avui s’han detectat al voltant de 200 molècules diferents del medi interestel·lar. Cada molècula emet llum d’una longitud d’ona determinada, i, per tant, la seva detecció és possible analitzant l’espectre de la llum que ens arriba. El lloc de l’espai on trobem més espècies moleculars és als núvols de formació estel·lar, formats de gas i pols. Al setembre, astrònoms de diferents instituts d’Alemanya i els Estats Units, dirigits per A. Belloche del Max Institut für Radioastronomie, van anunciar el descobriment a Sagittarius B2, un gegantí núvol de gas proper al centre de la Via Làctia de cianur d’isopropil (i -C3H7CN). La detecció es va fer amb dades del radiotelescopi ALMA, situat a Xile.
Tot i que no és la primera molècula complexa que conté carboni que es troba a l’espai, totes les que s’havien detectat fins ara tenien una estructura sense ramificació, a diferència del cianur d’isopropil. Aquesta estructura ramificada és característica de les molècules essencials per a la vida, com els aminoàcids que formen les proteïnes. Aquest descobriment fa pensar, doncs, que les molècules necessàries per a la vida es podrien haver format a l’espai fins i tot abans de la formació dels planetes del nostre sistema.
Noves estimacions de la massa de la Via Làctia i d’El Gordo
La Via Làctia i la galàxia d’Andròmeda són les dues galàxies més massives de l’anomenat Grup Local, un conjunt format per unes cinquanta galàxies situades al nostre entorn. Les mesures fetes fins ara no permetien saber quina de les dues galàxies era més massiva, ja que només s’havia pogut mesurar la massa de la seva part interna. Restava per conèixer la contribució de les parts més externes, constituïdes principalment per matèria fosca. Un equip de la Universitat d’Edimburg (Escòcia), liderat per J. Peñarrubia, va presentar al juliol uns nous resultats que mostren que la galàxia d’Andròmeda és el doble de massiva que la Via Làctia, ja que conté quasi el doble de matèria fosca. La massa estimada de la Via Làctia és de 0,8 x 1012 masses solars, lleugerament inferior al que es pensava fins ara. Per la seva banda, la galàxia d’Andròmeda arriba a les 1,7 x 1012 masses solars, i, per tant, és la galàxia més massiva del Grup Local.
Imatge d’El Gordo, el cúmul de galàxies més massiu que es coneix, obtinguda a través del Hubble
© NASA / ESA / J. Jee / University of California
El Gordo és un cúmul de galàxies situat a 7.000 milions d’anys llum de la Terra, i que, per tant, ja existia quan l’Univers tenia la meitat de l’edat que té ara. És el cúmul distant més massiu que es coneix, format per centenars de galàxies. Les darreres mesures de la seva massa, fetes a partir de dades obtingudes amb el telescopi espacial Hubble de la NASA, es van donar a conèixer l’abril passat, i indiquen que El Gordo té una massa de 3 x 1018 masses solars. La nova mesura, basada en com la gravetat del cúmul distorsiona les imatges de galàxies més llunyanes (conegut com efecte de lent gravitatòria), incrementa en un 43% la massa estimada fins ara, obtinguda a partir d’observacions en raigs X i d’estudis de com es desplacen les galàxies dins del cúmul. L’existència de cúmuls tan massius a l’Univers primitiu és força estranya, i tot sembla indicar que El Gordo es formà per la col·lisió de dos cúmuls de galàxies.
Proves a favor de l’Univers inflacionari?
El conegut com a model estàndard per a la formació de l’Univers postula que aquest es va començar a expandir fa uns 13.700 milions d’anys a partir d’unes condicions de temperatura i densitat infinites. En l’actualitat, l’Univers es mostra homogeni (el seu contingut és aproximadament igual a tot arreu) i isòtrop (té el mateix aspecte independentment de la direcció en la qual mirem). Això és també aplicable al fons còsmic de microones (CMB, per les seves sigles en anglès), una radiació que es va originar 380.000 anys després de l’inici de l’expansió. En aquell instant els electrons i els protons, fins aleshores lliures, es van recombinar per formar els primers àtoms i l’Univers es va tornar transparent, ja que la llum podia recórrer lliurement l’espai sense interactuar amb els electrons i els protons com fins al moment.
El problema rau en el fet que dues regions molt distants de l’Univers, si només hi ha hagut una expansió dominada per la matèria i la radiació, no haurien de tenir les mateixes característiques, ja que no han estat mai en contacte causal. Dit d’una altra manera, en cap moment de la història de l’Univers un raig de llum ha tingut el temps suficient per a viatjar d’una regió a l’altra i intercanviar informació.
Aquest problema ja es va posar de manifest als anys setanta del segle passat, i va donar lloc al model de l’Univers inflacionari. Aquest model proposa que, poc després del Big Bang, l’explosió inicial que va donar lloc a l’Univers, aquest es va expandir de manera extremament ràpida durant un breu instant de temps, conegut amb el nom de període inflacionari. D’aquesta manera, totes les regions de l’Univers haurien estat en contacte causal abans del període inflacionari i es justificaria la isotropia i l’homogeneïtat.
El mateix model prediu que el període inflacionari hauria deixat una empremta a la CMB. Els fotons que en rebem estarien polaritzats d’una manera determinada a causa de les ones gravitatòries produïdes durant la inflació. La polarització de la llum, o de qualsevol altra ona electromagnètica, és una propietat que bàsicament ens diu el pla en què les ones oscil·len. Des de fa quasi una dècada s’han fet observacions de la CMB per intentar detectar aquesta empremta, anomenada modes B de polarització. Al març, els responsables del BICEP2, un dels instruments dissenyats per a fer aquestes observacions, van anunciar la detecció dels modes B al fons còsmic de microones que ha donat una fonamentació quasi definitiva al model inflacionari.
Model B de polarització de la radiació còsmica de fons observats pel telescopi BICEP2
© BICEP2 Collaboration
Posteriorment a la publicació de la notícia, altres grups d’investigadors no relacionats amb BICEP2 van reanalitzar les dades per tal de confirmar-ne els resultats. Aquesta anàlisi més detallada va posar en evidència que una part de la polarització observada per BICEP2 podria estar causada per la pols existent a la nostra pròpia galàxia. Per a obtenir les dades de la polarització del fons còsmic de microones s’han de sostreure primer totes les possibles fonts de polarització alienes a la CMB i que poden alterar els resultats. Sembla que en aquest procés de neteja la contribució de la pols galàctica no es va tenir en compte correctament. Les dades de la missió Planck de la NASA, que encara s’estan analitzant, ajudaran a determinar finalment si s’ha detectat l’empremta del període inflacionari o no.