El Sol en STEREO
Des del febrer d’aquest any, i per primera vegada a la història, disposem d’imatges del Sol en la seva totalitat. Fins ara, els observatoris terrestres o els satèl·lits que s’havien enviat a l’espai per estudiar aquesta estrella tan sols observaven una cara del Sol. Ara, gràcies als dos satèl·lits de la missió STEREO de la NASA, situats en òrbita al voltant del Sol i separats 180°, podem tenir imatges de tota l’esfera solar simultàniament. Això permetrà, per exemple, estudiar el cicle sencer de l’evolució de les taques solars o saber amb antelació si una regió activa situada a la cara no visible des de la Terra ens pot afectar quan la rotació solar la situï al davant. Els telescopis de la missió STEREO són dissenyats per a estudiar efectes fonamentals de la física solar, com el seu magnetisme, les flamarades o les ejeccions de massa coronal. Molts d’aquests fenòmens ejecten partícules a l’espai, que en arribar a la Terra són desviades pel camp magnètic cap a les regions polars. En cas que el flux de partícules sigui molt elevat o aquestes siguin molt energètiques, les comunicacions per satèl·lit s’hi podrien veure afectades. Poder saber amb antelació aquestes tempestes solars pot ajudar a disminuir-ne els efectes.
Exploració planetària
Detall de la superfície de Mercuri captada per la sonda Messenger, que va realitzar el mapa topogràfic del planeta
© NASA / Johns Hopkins University Applied Physics of Washington
El 18 de març la sonda Messenger de la NASA va entrar en òrbita al voltant de Mercuri. Es tracta de la primera sonda enviada al planeta més intern del sistema solar des de la missió Mariner 10, l’any 1975. Els primers mesos d’observació, la sonda ha obtingut imatges amb una resolució sense precedents i ha fet un mapa topogràfic de la superfície de Mercuri. Les dades obtingudes sobre la composició química ajudaran a comprendre l’origen del planeta.
La sonda Cassini continua explorant el planeta Saturn i el seu extens sistema de satèl·lits. Entre les observacions fetes durant el 2011 destaca el descobriment d’una connexió elèctrica entre aquest planeta i una de les seves llunes principals, Encelade. Fa tres anys, les dades de la Cassini havien mostrat la presència d’un feix de protons a prop d’Encelade, alineat amb el camp magnètic del planeta. Aquestes partícules provoquen aurores a les regions polars de Saturn, també detectades per la Cassini. Tota aquesta informació ajudarà a entendre les complexes interaccions entre Saturn i els seus satèl·lits.
El telescopi espacial Hubble va descobrir una nova lluna orbitant al voltant de Plutó. El nou satèl·lit és un petit cos rocallós d’entre 5 i 35 km de diàmetre, el més petit dels quatre descoberts fins ara. Es creu que la totalitat del sistema de llunes de Plutó es va formar durant les primeres etapes del sistema solar a causa d’una col·lisió entre Plutó i un cos de característiques similars. L’estudi de Plutó que han dut a terme el telescopi Hubble i altres telescopis té com a objectiu donar suport a la missió New Horizons de la NASA, que l’any 2015 arribarà al planeta nan.
Asteroides i cometes
Els troians són una família d’asteroides que comparteixen òrbita amb un planeta. Poden estar a dues regions d’aquesta òrbita: o bé 60° davant del planeta, o bé 60° darrere, al voltant dels anomenats punts de Lagrange L4 i L5. La majoria d’asteroides troians es troben acompanyant Júpiter, amb només 10 dels més de 4.000 coneguts associats amb Mart o Neptú. Al juliol d’aquest any, l’investigador canadenc M. Connors va anunciar el descobriment del primer asteroide troià associat amb la Terra. La detecció de l’asteroide, anomenat 2010 TK7, ha estat possible gràcies a les observacions fetes pel satèl·lit WISE de la NASA.
Nucli de l’asteroide Tempel 1 fotografiat, tan sols a 200 km, per la sonda Stardust
© NASA / JPL-Caltech / Cornell
D’altra banda, el 14 de febrer la sonda nord-americana Stardust va sobrevolar el cometa Tempel 1. La Stardust es va acostar a tan sols 200 km del nucli del cometa, d’unes dimensions aproximades de 7,5 x 5 km, que la missió Deep Impact ja havia visitat l’any 2005. En aquella ocasió es va llançar un projectil contra el cometa que en impactar va despendre material que es va poder analitzar. La missió Stardust tenia com a objectiu fotografiar el nucli del cometa i veure si s’hi han produït canvis durant aquests sis anys, temps en què el Tempel 1 ha tingut temps de completar una òrbita al voltant del Sol.
Planetes extrasolars
El telescopi espacial Kepler, posat en funcionament l’any 2009, va continuar la seva tasca de detecció de planetes extrasolars. Al principi del 2011, l’equip responsable de la missió va confirmar el descobriment del primer planeta rocallós fora del sistema solar. El planeta, anomenat Kepler-10b, fa 1,4 vegades les dimensions de la Terra. Un altre descobriment remarcable fet amb el telescopi Kepler és la presència d’un planeta circumorbitant a les dues estrelles d’un sistema binari, anomenat Kepler-16, situades a 200 anys llum de la Terra. Atès que la majoria d’estrelles de la nostra galàxia formen part de sistemes binaris, aquest descobriment amplia el nombre de possibles planetes extrasolars.
Amb el descobriment de nous planetes extrasolars s’han obert també nous interrogants, com ara per què alguns d’aquests planetes orbiten en sentit contrari al de la rotació de la seva estrella. En general es tracta de planetes grans que orbiten molt a prop de l’estrella; són els anomenats Júpiters calents. Un equip de la Northwestern Univerity (EUA) ha descobert que les pertorbacions gravitatòries d’altres planetes podrien induir un planeta a invertir el sentit de la seva òrbita. A més, el planeta s’aproparia a l’estrella, tot i haver-se format en una regió més allunyada.
Però no tots els planetes es troben orbitant al voltant d’estrelles. El descobriment d’una nova classe d’objectes, anomenats planetes flotants, el van anunciar al maig passat un equip d’astrònoms liderat per Takashiro Sumi, de la Universitat d’Osaka (Japó). En dos anys d’observació van descobrir 10 planetes flotants amb una massa similar a la de Júpiter, suposadament expulsats de sistemes solars en formació. L’equip d’astrònoms estima que la quantitat total de planetes flotants a la nostra galàxia podria ser fins a dues vegades el nombre d’estrelles. Per a detectar aquests cossos s’ha utilitzat un fenomen conegut com microlent gravitatòria. Quan un objecte, estrella o planeta, passa pel davant d’un altre, desvia lleugerament els raig de llum provinents d’aquest, i produeix un lleuger augment de la seva brillantor segons la massa de l’objecte. D’aquesta manera és possible detectar objectes poc lluminosos i fins i tot estimar-ne quina és la massa, com el cas dels planetes flotants.
Una estrella que no hauria d’existir
L’Univers primitiu era format bàsicament per hidrogen i heli. La resta d’elements (en astronomia, anomenats genèricament metalls) s’han anat formant en l’interior de les estrelles i han estat expulsats al medi interestel·lar en les explosions de supernoves. D’aquesta manera, com més pobre en metalls és una estrella, més vella serà. I a l’inrevés. Una estrella feble anomenada SDSS J102915+172927 i situada a la constel·lació de Lleó, ha estat observada per un equip d’astrònoms europeus amb el Very Large Telescope (VLT) des de Xile i ha resultat l’estrella amb menys quantitat de metalls estudiada fins ara. Té més de 13.000 milions d’anys i la seva massa és més petita que la del Sol. Però segons les teories de formació estel·lar actuals, aquesta estrella no hauria d’existir. Els models prediuen que estrelles de poca massa i poc contingut en metalls no es podrien formar pel fet que el núvol que les originaria no podria col·lapsar. Això és degut al fet que els elements metàl·lics, en particular el carboni i l’oxigen, actuen refredant el núvol, disminuint-ne la pressió i afavorint el col·lapse causat per la gravetat. Una altra peculiaritat d’aquesta estrella és el baix contingut en liti, únic metall format en el Big Bang. La proporció de liti en una estrella molt vella hauria de ser molt similar a la de l’Univers primitiu, però en el cas de SDSS J102915+172927 és 50 vegades inferior. No se sap tampoc de quina manera aquesta estrella va destruir el liti primigeni.
Supernova a la galàxia del Remolí
Tres imatges de la galàxia M51 on es pot apreciar l’aparició de les supernoves SN2005cs i SN2011dh
© NASA / R. Jay Gabany
M51, també coneguda com la galàxia del Remolí, és una galàxia espiral situada a 26 milions d’anys llum de nosaltres. La nit de l’1 de juny de 2011, uns astrònoms afeccionats francesos van observar una nova estrella en un dels braços espirals de M51. Es tractava d’una supernova, l’explosió d’una estrella massiva els darrers instants de la seva vida. La supernova ha estat anomenada SN2011dh. De mitjana, en una galàxia espiral qualsevol hi ha una explosió de supernova cada 100 anys. La darrera explosió a M51 es va produir el 2005. Es creu que aquest elevat nombre de supernoves a M51 pot ser degut a la interacció amb una galàxia molt propera que afavoriria la formació d’estrelles molt massives i, per tant, les explosions de supernoves en arribar al final de la seva vida.
Més galàxies a l’Univers primitiu
Les lents gravitatòries són produïdes pel mateix efecte que les microlents esmentades abans i que han servit per a descobrir els planetes flotants. En aquest cas es tracta de la distorsió de la llum provinent de galàxies llunyanes provocada per una galàxia més propera. La galàxia en primer pla, en aquest cas la galàxia central del cúmul Abell 383, actua com una lent i permet observar objectes llunyans que d’una altra forma no serien visibles. D’aquesta manera s’ha pogut estudiar una galàxia molt llunyana, que veiem tal com era l’Univers quan tenia només 950 milions d’anys. Analitzant la llum que ens hi arriba s’ha pogut establir que les estrelles que la componen són més velles del que es podia esperar, de manera que es van haver de formar 200 milions d’anys després del Big Bang. Aquest descobriment pot ajudar a entendre un important fenomen relacionat amb l’Univers primitiu. En els primers temps després del Big Bang, la presència d’hidrogen neutre bloquejava la llum ultraviolada. En certa manera, aquest hidrogen s’hauria ionitzat, passant a ser transparent a la radiació ultraviolada tal com l’observem en l’actualitat. Aquest fenomen, conegut com a reionització, necessita una font de radiació que fins ara no es podia explicar. El descobriment que a l’Univers primitiu hi havia moltes més galàxies de les que fins ara es pensava, i que actuarien com a font de radiació, pot ajudar a resoldre l’enigma de la reionització. Les observacions han estat fetes amb els telescopis espacials Hubble i Spitzer, i amb el telescopi terrestre Keck II situat a Hawaii (EUA).
El quàsar més distant
Fent servir el Very Large Telescope de l’European Southern Observatory a Cerro Paranal (Xile), un equip d’astrònoms europeus liderats per S. Warren de l’Imperial College London (Regne Unit) ha aconseguit detectar el quàsar més llunyà trobat fins ara. Segons es creu, els quàsars són galàxies molt llunyanes i lluminoses amb un forat negre supermassiu al centre. Tot i la llunyania, la seva elevada lluminositat permet poder-los estudiar en profunditat, i obtenir d’aquesta manera informació sobre com van ser les primeres etapes de l’Univers. El quàsar que s’ha descobert es mostra tal com era tan sols 770 milions d’anys després del Big Bang i es troba a 12.900 milions d’anys llum. Si bé es coneixen quàsars més distants, aquest és especialment lluminós, la qual cosa permetrà que pugui ser estudiat amb gran detall.
L’energia fosca és real
L’any 1998 dos equips d’astrònoms van fer públic el sorprenent resultat que l’expansió de l’Univers s’està accelerant. Aquest descobriment, que ha valgut el premi Nobel de física d’enguany a S. Perlmutter, B. Schmidt i A. Riess, líders dels equips, implica l’existència d’una energia fosca que actuï com una força oposada a la gravetat. La natura d’aquesta energia fosca continua sent poc coneguda, però l’observació de més de 200.000 galàxies per un equip d’astrònoms australians dins del projecte WiggleZ ha posat de manifest que la seva existència és real. L’estudi ha consistit a mesurar com estan distribuïdes les galàxies a l’espai. Les ones de pressió que existien quan l’Univers era molt jove i molt calent van afavorir la formació de galàxies allà on la pressió era més gran i la densitat de matèria més elevada. Aquesta distribució original s’ha anat estirant fins avui seguint l’expansió de l’Univers. L’equip del projecte WiggleZ ha mesurat amb detall com estaven distribuïdes les galàxies quan l’Univers tenia una edat de 8.000 milions d’anys i els resultats encaixen perfectament amb les prediccions del model cosmològic estàndard, en el qual el 73% de l’energia de l’Univers és energia fosca i el 27% és matèria en les seves diverses variants (principalment matèria fosca i només un 4% de matèria ordinària).
El projecte WiggleZ ha dut a terme un segon tipus de mesura, en aquest cas l’estudi de com s’han format els cúmuls i supercúmuls de galàxies en diferents èpoques. Aquestes estructures sorgeixen quan les galàxies s’agrupen per la gravetat. Però l’efecte de l’energia fosca, contrari al de la gravetat, hauria de reduir la taxa i la velocitat de creació. WiggleZ ha mesurat per a quatre èpoques diferents, que cobreixen els darrers 8.000 milions d’anys, la taxa i la velocitat a la qual es formen els cúmuls de galàxies. De nou, els resultats són totalment compatibles amb el model cosmològic estàndard.