El "gran final" de Cassini
Una de les darreres imatges dels anells de Saturn preses per la sonda Cassini
© NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute
La missió Cassini, una missió conjunta de la NASA, l’Agència Espacial Europea (ESA) i l’Agència Espacial Italiana (ASI), va arribar al seu final el 15 de setembre, quan la sonda va quedar destruïda en penetrar intencionadament a l’atmosfera de Saturn. Al llarg de més de tretze anys, la sonda Cassini va explorar Saturn i el seu sistema d’anells i satèl·lits.
La trajectòria final la va dur a travessar diverses vegades el forat de 2.400 km que hi ha entre Saturn i els seus anells, una regió que no havia estat visitada anteriorment per cap sonda. Entre els descobriments efectuats gràcies a les imatges i les mesures preses pels instruments de la sonda al llarg de la missió, destaquen el descobriment de set noves llunes, l’evidència d’un gran oceà salat sota la superfície del satèl·lit Encèlad o l’estudi de l’atmosfera i el camp magnètic de Saturn. A més, al desembre del 2004, la Cassini va deixar caure sobre la superfície de Tità, el satèl·lit més gran de Saturn, la sonda Huygens, que va aconseguir aterrar amb èxit a la seva superfície.
Entre els darrers descobriments anunciats aquest mateix any hi va haver la composició de l’alta atmosfera del planeta, que conté aigua i metà. L’estavellament de la Cassini contra l’atmosfera de Saturn per a posar punt final a la missió va ser una elecció dels científics per tal de protegir i preservar els satèl·lits de Saturn d’una possible contaminació, que s’hauria pogut produir en cas que la nau, un cop acabat el combustible i, per tant, sense control, hagués impactat en algun dels satèl·lits.
Exploració de Plutó
El planeta nan Plutó va deixar de ser el gran desconegut del sistema solar des de la visita que hi va fer la sonda New Horizons a l’estiu del 2015. Per primera vegada es va disposar d’imatges d’alta resolució i de mesures fetes en la proximitat del planeta nan. Un dels descobriments efectuats per la sonda va ser la presència a la superfície de Plutó d’una gran taca de color vermell fosc, coneguda com Cthulhu Regio. Segons un equip d’investigadors japonesos, aquesta taca pot ser que es formés per l’impacte d’un cometa amb Plutó. En aquest cas, la taca vermella serien restes del material orgànic present al cometa, que primer hauria format grans superfícies líquides, a causa de l’escalfor generada amb l’impacte, i que, després de solidificar-se, haurien creat la taca que veiem avui. Aquest mateix mecanisme pot explicar la coloració d’altres cossos del cinturó de Kuiper, la regió més enllà de Neptú on trobem gran part dels planetes nans del sistema solar.
La superfície de Caront mostra estructures similars a les fosses tectòniques de la Terra, falles i zones amb desplaçaments verticals del sòl
© NASA / JHUAPL / SwRI
De fet, aquest impacte pot ser que donés lloc a la lluna Caront, de la mateixa manera que es creu que la Lluna es va formar a partir de la col·lisió d’un cos d’una massa similar a la de Mart amb la Terra. El diàmetre de Caront és de més de la meitat del de Plutó i la distància entre ambdós cossos és de només 20.000 km, unes proporcions que converteixen el sistema Plutó-Caront en un cas únic al sistema solar. Les imatges de la New Horizons de la superfície de Caront mostren estructures similars a les fosses tectòniques de la Terra, falles i zones amb desplaçaments verticals del sòl. Això suggereix que en el passat Caront va sofrir processos similars a la tectònica de plaques terrestre, que van fracturar la seva escorça. L’origen sembla que va ser l’expansió del nucli de gel que hi ha a l’interior del satèl·lit.
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.
El sistema TRAPPIST-1
Dibuix artístic del sistema planetari descobert al voltant de l’estrella TRAPPIST-1
© NASA / JPL-Caltech
Al febrer, la NASA va anunciar el descobriment d’un sistema planetari al voltant de l’estrella TRAPPIST-1, una estrella nana ultrafreda que té una massa unes dotze vegades inferior a la del Sol, situada a 40 anys llum de la Terra. El sistema està format per un mínim de set planetes, tres dels quals estan situats dins de la zona d’habitabilitat (zona al voltant de l’estrella on és possible l’existència d’un planeta amb aigua a la seva superfície i, per tant, amb condicions per a la vida). A més, els set planetes tenen mides similars a la Terra i una estructura bàsicament rocosa, característiques que els converteixen en el sistema planetari amb més possibilitats d’albergar vida de tots els descoberts fins ara.
Els planetes es van descobrir gràcies al fet que passen periòdicament pel davant de l’estrella, fet que provoca una petita, però mesurable, disminució de la llum que ens arriba de l’estrella en les observacions des de la Terra. El descobriment va ser efectuat per un equip d’astrònoms belgues que van utilitzar les dades adquirides per diversos telescopis, com el Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope (TRAPPIST) i el Very Large Telescope, ambdós situats a Xile; telescopis de l’Observatori del Roque de los Muchachos, a La Palma (Canàries), i telescopis situats a l’espai, com l’Spitzer.
La misteriosa estrella de Tabby
KIC 8462852, també coneguda com l’estrella de Tabby, és una estrella lleugerament més gran que el Sol situada a 1.500 anys llum de la Terra. Va ser una de les estrelles estudiades pel telescopi espacial Kepler a la recerca d’exoplanetes, si bé el resultat va ser negatiu. La variabilitat de la llum de l’estrella presentava, però, un comportament molt irregular, amb disminucions temporals de fins el 20% de la seva brillantor en qüestió de dies, a més d’una tendència a llarg termini, també, de disminució de la brillantor. Aquest comportament no s’havia observat en cap altra estrella semblant al Sol, i les especulacions sobre el seu origen anaven des de la caiguda d’un planeta inestable sobre l’estrella fins a la presència de megaestructures creades per una civilització avançada.
Noves observacions presentades a l’octubre del 2017 van aclarir el misteri. Les variacions de brillantor sembla que es deuen a un núvol de pols que orbita al voltant de l’estrella en un període d’uns 700 dies. Les observacions mostren que la llum de longituds d’ona més curta disminueix més que la de longituds d’ona llarga. Aquest comportament es pot explicar perfectament si suposem que les partícules que absorbeixen la llum són de la mida d’un gra de pols. Qualsevol partícula de mida més gran faria disminuir igual la llum de totes les longituds d’ona.
Erupcions ràpides de ràdio
Les erupcions ràpides de ràdio o FRB (fast radio bursts) són fenòmens astrofísics d’altes energies d’origen desconegut. El primer FRB va ser descobert l’any 2007 i des d’aleshores se n’han observat una vintena. Són observables només durant una fracció de segon i la seva localització a l’espai és només possible si s’observen simultàniament per dos radiotelescopis separats per una gran distància.
Això és precisament el que van anunciar un equip internacional d’astrònoms al mes gener. Les repetides erupcions de la font anomenada FRB 121102 van permetre la seva observació, primer amb el Very Large Array (VLA), de Nou Mèxic (Estats Units d’Amèrica). Posteriorment, observacions fetes amb el radiotelescopi d’Arecibo, a Puerto Rico, i amb la Xarxa Europea de VLBI (EVN) van determinar que l’FRB 121102 es troba dins d’una galàxia nana.
En conèixer la distància, també s’ha pogut calcular l’energia que es desprèn en cada erupció. A més, el fet que l’FRB 121102 es trobi en una galàxia nana, amb unes condicions que permeten la formació d’estrelles molt massives, dona pistes sobre el seu origen. Els investigadors consideren que pot ser que es tracti d’un fenomen relacionat amb les restes del col·lapse d’aquestes estrelles massives, si bé no es descarta que pugui tenir l’origen en nuclis de galàxies actius. Altres explicacions impliquen la presència de magnetars, estrelles de neutrons en ràpida rotació amb camps magnètics molt intensos.
L’era de les ones gravitacionals
Les ones gravitacionals són ondulacions de l’espai-temps que es propaguen a la velocitat de la llum i que s’originen quan cossos molt massius i densos, com estrelles de neutrons o forats negres, interactuen gravitacionalment sota certes condicions. Al febrer del 2016, es va anunciar la primera detecció d’ones gravitacionals per l’experiment LIGO, provocades per la fusió de dos forats negres, i des d’aleshores s’han anat succeint noves deteccions. Així, al juny se’n va anunciar la tercera detecció, com les dues anteriors, originada per la fusió de dos forats negres en un de més gran. En aquesta ocasió la massa del forat negre resultant, situat a 3 mil milions d’anys llum de la Terra i, per tant, fora de la nostra galàxia, és igual a 49 masses solars.
Representació artística de la col·lisió de dues estrelles de neutrons
© NSF / LIGO / Sonoma State University / A. Simonnet
La detecció més significativa d’ones gravitacionals fins al moment va ser la que es va anunciar al mes d’octubre, en què per primer cop es van detectar les ones gravitacionals procedents de la fusió cataclísmica de dues estrelles de neutrons, se’n va identificar la contrapartida en la llum visible i, a més, també va ser observada pel telescopi espacial Fermi de raigs gamma. Les estrelles de neutrons es formen quan una estrella massiva esgota el seu combustible, es col·lapsa i tota la seva massa es concentra en una esfera d’uns 15 km de diàmetre. En aquest cas les estrelles es trobaven en una galàxia anomenada NGC 4993, situada a 130 milions d’anys llum de nosaltres. La detecció simultània d’un mateix fenomen a través de les ones gravitacionals i de les ones de l’espectre electromagnètic, com els raigs gamma i els visibles, obre, sens dubte, una nova era en l’astronomia.
Aquesta observació dona, a més, resposta a com es van formar els elements pesants, com l’or, la plata o el platí. L’hidrogen i l’heli es van formar al mateix instant del Big Bang. D’altra banda, a causa de les reaccions nuclears que hi ha als nuclis de les estrelles, es formen elements més pesants, com el carboni o l’oxigen, o, fins i tot, el ferro. La formació d’elements encara més pesants requereix un entorn on sigui possible un bombardeig constant dels àtoms a càrrec de neutrons lliures. La fusió de dues estrelles de neutrons produeix núvols de neutrons que sembla que col·lideixen amb els àtoms del medi interestel·lar i formen els elements més pesants.
Estructura a gran escala de l’Univers
L’Univers s’estructura de manera jeràrquica. Les galàxies tendeixen a agrupar-se en cúmuls de galàxies. Al seu temps, aquests cúmuls s’agrupen entre si, amb petits grups i amb altres estructures com «filaments» i «parets», per a formar, juntament amb grans espais buits, el que s’anomena xarxa còsmica, que comprèn tot l’Univers observable. Dins d’aquesta xarxa, les estructures coherents més grans són els supercúmuls de galàxies, formats per desenes de milers de galàxies unides gravitacionalment i que poden assolir una mida de centenars de milions d’anys llum.
El descobriment del supercúmul més gran dels fins ara detectats va ser anunciat al juliol per un equip d’astrònoms de diverses universitats índies. Saraswati, que és el nom amb què ha estat batejat el supercúmul, s’estén al llarg de més de 600 milions d’anys llum i pot ser que contingui més de 20 mil bilions d’estrelles. Es troba més lluny que altres supercúmuls detectats amb anterioritat i el seu descobriment ha estat possible gràcies a les dades de l’Sloan Digital Sky Survey, el «mapa» més extens de galàxies llunyanes del qual es disposa. Resta per entendre com es van formar aquestes grans estructures fa milers de milions d’anys, quan l’energia fosca tot just començava a dominar la formació de les estructures de l’Univers.