Telescopios detectarán la primera luz del Universo

El astrónomo Alfonso Aragón Salamanca aseguró que en 10 años con la técnica actual se llegará a observar el cosmos de hace 13 mil millones de años

Los telescopios espaciales y terrestres, entre ellos el Europeo Extremadamente Grande (E-ELT) que será construido en Chile, serán capaces en la próxima década de detectar la primera luz estelar emitida en el universo.

Así lo señaló el astrónomo Alfonso Aragón Salamanca, de la universidad británica de Nottingham, quien explicó que prácticamente todos los elementos químicos "de los que estamos hechos -como el carbono- se fabricaron en las estrellas", por lo que la detección de esta primera luz permitirá ahondar en el conocimiento del origen de estos componentes y de la Vía Láctea.

En este sentido, el investigador dijo que "cuanto más lejos miramos en el espacio, más atrás vemos en el tiempo", y agregó que si se mira a una galaxia que está a un millón de años luz de distancia ésta se verá como era hace un millón de años.

"Uno puede hacer arqueología -en el espacio- mirando cada vez más lejos", remachó este investigador, según el cual el reto de los próximos 10 ó 15 años está también en descubrir y estudiar las primeras galaxias que se formaron en el universo.

Esto será posible gracias a la técnica actual y a la que será desarrollada en el futuro próximo.

Con los telescopios actuales, dijo Aragón, se han observado luces de estrellas en galaxias que están a unos 12 mil millones de años luz; "ahora queremos llegar a los 13 mil millones".

"Creo que seremos testigos directos de cómo las primeras estrellas se formaron a partir del gas primordial y cómo dieron lugar a las galaxias primigenias que, con el tiempo, se convirtieron en las galaxias actuales", declaró este experto.

Aragón, quien participa en la IX Reunión Científica de la Sociedad Española de Astronomía (SEA), señaló, además, que la astronomía española ha cumplido "la mayoría de edad" y que internacionalmente es "competitiva", tanto desde el punto de vista de la técnica como de la "capacidad" de los investigadores.

La SEA celebra desde hoy y hasta el próximo 17 de este mes una reunión en la que participan 300 astrofísicos españoles y extranjeros con el objetivo de establecer vínculos permanentes que contribuyan al crecimiento de la astronomía española

Orbitas y Velocidades

En el artículo anterior vimos que la sensación de ausencia de gravedad se debe a que un objeto en órbita realmente se encuentra en un estado de caída libre permanente. En el caso particular de una nave espacial como el Space Shuttle, una cápsula rusa Soyuz, la Estación Espacial Internacional, el telescopio Hubble, o los satélites de comunicaciones de México, la órbita tiene una geometría circular y la velocidad es constante. Sin embargo, la rapidez a la que cada uno de estos objetos se desplaza, depende de la altitud sobre el nivel del mar de su órbita. Una gran cantidad de satélites científicos y de percepción remota son colocados en “órbita baja”; el plano de inclinación de la órbita con relación al plano ecuatorial depende del objetivo o aplicación de cada uno de estos artefactos. Otras estructuras que también son colocadas en “órbita baja” son precisamente los laboratorios espaciales, como la Estación Espacial Internacional y sus predecesoras como la estación Skylab (NASA) y la estación Mir (Rusia); estas dos últimas ya no existen, pues después de varios años de orbitar el planeta, cayeron en espiral -vuelta tras vuelta- hacia la Tierra y se desintegraron a través de la atmósfera. El Space Shuttle u orbitador también vuela en órbita baja.

¿Qué es una órbita baja? ¿Hay otro tipo de órbitas? Desde luego que hay otras: las órbitas intermedias, la órbita geoestacionaria -ésta en singular, porque sólo hay una de este tipo-, las órbitas interplanetarias, las órbitas de transferencia, y además una infinidad de órbitas elípticas -como las de los planetas, las lunas y los cometas-. Como su nombre lo indica, una órbita será “baja” si la altitud sobre el nivel del mar del objeto que se desplaza a lo largo de ella (la órbita es una trayectoria cerrada imaginaria, como un circuito) no pasa de cierta cantidad de kilómetros; en general, el rango de esta altitud sobre el nivel del mar está entre los 200 km y mil km. Y si la órbita es circular, la velocidad del objeto es constante y del orden de 7.5 km/s.

Las órbitas intermedias son aquellas cuya altitud sobre el nivel del mar es superior a los mil km y hasta unos 25 mil km. Por ejemplo, todos los satélites de la constelación GPS (Sistema de Posicionamiento Global) y los de su análoga rusa Glonass se desplazan en órbitas circulares con planos de diferente inclinación con respecto al plano ecuatorial, a altitudes del orden de 20 mil km. Como están a mayor altitud que los satélites de órbita baja, su velocidad es menor, tan “sólo” de unos 4.5 km/h. La futura constelación Galileo de la Agencia Espacial Europea para posicionamiento global constará de 30 satélites orbitando la Tierra en tres planos diferentes, todos a una altitud de 23 mil km.

Nótese que las órbitas circulares son un caso muy particular dentro de la gran familia de órbitas, que en general son elípticas. Es raro colocar satélites en órbita elíptica alrededor de la Tierra, pero sí ha sucedido, como por ejemplo en el caso de los satélites rusos Molniya. La peculiaridad de un satélite que no tiene órbita circular, sino elíptica, es que su velocidad no es constante, pues la trayectoria tiene un apogeo y un perigeo. Así, por ejemplo, nuestra Luna o satélite natural orbita a la Tierra siguiendo una ruta elíptica; a veces está más cerca y a veces más lejos de la superficie, de modo que a veces la vemos muy grande y otras veces más pequeña.

De una de las leyes del gran científico Kepler podemos calcular la velocidad de un satélite en órbita elíptica. Por ejemplo, cuando un satélite Molniya se halla en su apogeo -cerca de los 40 mil km sobre el nivel del mar-, su velocidad es mínima y de 1.5 km/s; en cambio, cuando está en su perigeo -punto más cercano a la Tierra, a 600 km de altitud-, su velocidad es máxima y del orden de 10 km/s. Lo mismo sucede con un cometa como el Halley cuando se acerca al Sol: su velocidad es máxima en el perigeo (punto más cercano al Sol) y mínima en su apogeo (punto más alejado del Sol).

Para finalizar, podemos hacernos la siguiente pregunta: ¿Qué satélites completan una vuelta alrededor de la Tierra más rápido, los de órbita baja o los de órbita intermedia? La respuesta no es tan obvia, porque nuevamente tenemos que recurrir a la tercera ley de Kepler, que incluye al cubo del semieje mayor y una raíz cuadrada, para calcular lo que se denomina “periodo orbital”, es decir el tiempo en el que un objeto completa una vuelta entera. Las órbitas circulares son simplemente órbitas “elípticas” con excentricidad igual a cero; o sea que son las integrantes de la gran familia de elipses donde sólo hay un foco (el centro del círculo) en lugar de dos, y donde no existe ni un apogeo ni un perigeo (el radio de un círculo es una constante), y por lo tanto son más sencillas de analizar. El periodo orbital de un satélite de órbita baja circular es del orden de una hora y media; recuérdese, por ejemplo, que un orbitador de la NASA -a aproximadamente 350 km de altitud- completa una vuelta en 90 minutos. En cambio, el periodo orbital de un satélite en órbita circular intermedia es cercano a siete horas.

En conclusión, los satélites que están más cerca de la superficie terrestre se mueven más rápido y tardan menos tiempo en completar una vuelta que los satélites en órbitas más altas. Pero no olvidemos que el camino total recorrido en una órbita circular (o sea el perímetro) es mucho menor en una órbita baja que en una órbita intermedia. Felices fiestas patrias a todos y ¡Viva nuestro querido México!

*Lecciones de Dinámica Orbital (2)

Eventos astronómicos de la semana

El planeta Urano, descubierto en el siglo XVIII por el astrónomo aficionado William Hershel, se coloca muy cerca del brillante planeta Júpiter

Esta semana es posible apreciar Urano, además de Venus y Marte continúan siendo los astros más llamativos hacia el oeste al ocultarse el Sol.

Lunes 13 de septiembre

Una luna creciente se acerca a la rojiza estrella Antares , la más brillante de la constelación de el Escorpión, al colocarse a su izquierda.

Su nombre deriva del griego anti Ares que significa la rival de Marte o el opuesto a Marte, debido a su color rojizo, con el cual rivalizaba en el cielo nocturno con el planeta Marte, (Ares en griego), que es visto cerca de ella con cierta frecuencia. Su distintivo color rojizo ha hecho de ella un objeto de interés en muchas sociedades del pasado.

Si Antares se situase en el centro de nuestro Sistema Solar en lugar del Sol, su superficie se encontraría entre la órbita de Marte y la de Júpiter, y englobaría a prácticamente todo el cinturón principal de asteroides. Antares se encuentra a aproximadamente a 600 años luz de la Tierra, y se aproxima a nosotros.

Martes 14 de septiembre

Se produce el primer cuarto lunar.

Miércoles 15 de septiembre

Venus y Marte continúan siendo los astros más llamativos hacia el oeste al ocultarse el Sol.

Jueves 16 de septiembre

Una Luna creciente se coloca en la constelación de Sagitario.

Viernes 17 de septiembre

El planeta Urano, descubierto en el siglo XVIII por el astrónomo aficionado William Hershel, se coloca muy cerca del brillante planeta Júpiter. Urano brilla en el limite de la visibilidad humana.

Eso explica el que este planeta no hubiera sido descubierto sino hasta después de la invención del telescopio. Este día será una muy buena oportunidad de verlo, mediante binoculares o un pequeño telescopio. Urano, muy cerca de Júpiter parecerá una de sus pequeñas lunas Galileanas, arriba de él.

Científicos preparan predicción de tormenta solar

Un equipo de investigadores creó el primer sistema capaz de predecir con precisión una llamarada solar con seis horas de anticipación

Investigadores de la Universidad de Bardford, Reino Unido, trabajan en el desarrollo de un nuevo método para predecir los grandes movimientos del Sol.
El equipo de científicos creó el primer sistema accesible de predicción automatizada, denominado ASAP por sus siglas en inglés, de "As soon as posible" (Tan pronto como sea posible), el cual es capaz de predecir con precisión una llamarada solar con seis horas de anticipación.
El sistema, que utiliza imágenes en 3D generadas por el satélite de la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO), identifica y clasifica las manchas solares.

Ahora, los científicos trabajan para lograr una precisión similar en la predicción de las grandes erupciones solares, como la de 2012.
Pero, aceptan que "la predicción meteorológica solar está todavía en su infancia, probablemente alrededor del punto en el que la previsión del tiempo meteorológico se encontraba hace 50 años. Sin embargo, nuestro sistema es un gran paso adelante", según publica la página ABC.es.
El pasado 20 de agosto la NASA logró captar imágenes del Sol mediante un instrumento para obtener reproducciones heliosísmicas magnéticas (HMI), con el que está equipado la sonda SDO.
Un grupo de científicos de la NASA ha advertido ya desde hace tiempo de los movimientos solares que podrían acabar con la red eléctrica y desbaratar los sistemas de comunicaciones y la navegación vía satélite en la Tierra.

De acuerdo a las científicos este fenómeno no se había observado en galaxias cercanas a la Vía Láctea

Un grupo de astrónomos detectaron señales que indican que las galaxias enanas están siendo devoradas por las galaxias espirales mucho más grande que ellas.
De acuerdo a la investigación en la que participa David Martínez-Delgado, del Instituto Max Planck de Astronomía en Alemania las galaxias espirales crecen por la absorción de las pequeñas, así lo pública el diario español El Mundo.es
Los investigadores afirman que este descubrimiento podría dar pie a más conocimiento sobre la evolución de las galaxias.
A pesar de que este descubrimiento, ya se había detectado hace más de una década con galaxias cercanas a la Vía Láctea, sin embargo las tres espirales que integran "Grupo Local" no determinaba la frecuencia con la que este proceso podría verse en el resto del Universo.
Durante la investigación, se notó el proceso en el que las galaxias enanas son devoradas por las espirales, se producen largos filamentos de estrellas.
Las galaxias estudiadas se ubican a distancias de hasta 50 millones de años luz de la Tierra. En donde hallaron que las galaxias se alimentan de las más pequeñas. Según los investigadores, es la primera vez que se ha observado este proceso en las galaxias más allá del Grupo Local.
Por sorpresa este descubrimiento se captó con telescopios de aficionados, con aperturas de entre 10cm y 50cm, equipados con cámaras CCD disponibles en el mercado.
Los telescopios robóticos utilizados durante esta investigación están ubicados en dos observatorios privados en Estados Unidos y en Australia.

Gemelo de la Tierra: en 5 años.

Garik Israelian, científico del Instituto de Astrofísica de Canarias, asegura que en el Universo hay planetas similares al nuestro y que giran alrededor de estrellas como el Sol

El astrónomo del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Garik Israelian, que junto a Michel Mayor y Nuno Santos ha ganado el premio Viktor Ambartsumian por su contribución al conocimiento de la formación de los sistemas planetarios, cree que en menos de cinco años se encontrará un planeta gemelo a la Tierra.
En una entrevista, Garik Israelian dijo que los 500 planetas extra solares que se conocen hasta ahora son más masivos que la Tierra y señaló que cuando se habla de la vida en el universo se piensa en que tiene que estar en planetas con masa como la terrestre.
Comentó que la creencia o negación de que hay vida en otros planetas también es un aspecto religioso, ya que incluso hay astrónomos que tienen la visión de que el Sol no se parece a otras estrellas gemelas del Universo.
Por ello Garik Israelian cree que descubrir un planeta que sea gemelo a la Tierra es fundamental para demostrar que en el universo hay miles de millones que son similares.
Este astrónomo de origen armenio, que se nacionalizó español, en 2004 está convencido de que antes de que transcurran cinco años se descubrirán planetas como la Tierra que giran alrededor de estrellas como el Sol.
Cuando eso se produzca se entrará en un segundo nivel de investigación y será el momento de detectar en esos planetas biomarcadores que permitan decir si hay vida o no.
La existencia de biomarcadores se podrá determinar con la tecnología de espectroscopía, por medio de la cual se pueden estudiar las atmósferas de los exoplanetas y decir si tienen biosferas o no.
El primer nivel era descubrir exoplanetas, algo que en 1995 lograron Michel Mayor y Didier Queloz, mientras que el segundo será detectar planetas como la Tierra y el tercero será investigar las atmósferas de esos planetas.
Garik Israelian dejó claro que encontrar planetas similares a la Tierra no significará que en ellos habrá vida, aunque cree que en el universo la hay.
Indicó que la vida se arraigó en la Tierra a pesar de que había muy pocas probabilidades de que se produjese ese hecho y por ello opinó que como las leyes de la naturaleza son universales es imposible que esas probabilidades no hayan producido vida en otro planeta del universo.
Garik Israelian, junto a Michel Mayor, del Observatorio de Ginebra, y Nuno Santos, del Centro de Astrofísica de Oporto, recibirá el premio internacional Viktor Ambartsumian (1908-1996).
El también armenio Viktor Ambartsumian fue profesor de Garik Israelian, quien recordó que fue uno de los astrónomos más revolucionarios de su época, ya que cuando todo el mundo decía que el universo se había creado cientos de millones antes y estaba parado, él demostró que la Vía Láctea tenía catorce mil millones de años y que su formación continuaba.
Viktor Ambartsumian también descubrió que el medio interestelar no es homogéneo, recordó Garik Israelian, quien junto a Michel Mayor y Nuno Santos recibirá el galardón que lleva el nombre de su ex profesor en un acto que tendrá lugar el 17 de septiembre en la capital armenia.
Los tres premiados han hecho aportaciones al conocimiento de la formación de los sistemas planetas y sus estrellas anfitrionas como el descubrimiento de que las estrellas con sistemas planetarios son ricas en metales y tienen poco litio, lo que también ocurre en el Sol.

Explican formación de agujeros negros

Una simulación permite ver cómo el choque de grandes galaxias originó estos titanes con una masa superior a mil millones de veces al Sol

Un grupo de investigadores de las universidades de Zúrich (Suiza) y Michigan (EU) ha creado un simulador para explicar cómo se formaron los agujeros negros supermasivos en los albores del universo.
La revista Nature publica esta semana un artículo sobre la simulación numérica que ha permitido observar cómo los agujeros negros supermasivos, aquellos cuya masa es al menos mil millones de veces superior a la del Sol, se crearon a partir de la fusión entre protogalaxias también masivas.
En los mil millones de años posteriores al Big Bang, el ambiente era tan propicio para la formación de agujeros negros de esa magnitud que se originaban en apenas un centenar de millones de años.
Los hoyos negros masivos están considerados los pilares del origen de la mayoría de grandes galaxias del universo.
Hasta ahora, los modelos existentes que explicaban la formación de este tipo de agujeros negros no eran del todo satisfactorios.
Por ejemplo, uno de ellos que se basaba en el colapso de gas en una protogalaxia aislada exigía para la formación del agujero negro unas condiciones específicas para evitar que se agotara el gas.
Los investigadores han dado una vuelta de tuerca a esta idea, a partir del hecho de que las fusiones entre protogalaxias eran muy habituales en los inicios del universo.
En su experimento, los científicos simularon la fusión de dos galaxias de disco, lo que produce un inestable disco de gas que al girar hace que en el centro se forme una nube de gas con un peso de un centenar de millones de masas solares en apenas unos cien mil millones de años.
Esta nube acaba colapsándose y produciendo un agujero negro que se va alimentando del gas del disco exterior hasta alcanzar los mil millones de masas solares en un centenar de millones de años.

Lee artículo original (en inglés)

Desafiando a Einstein en la ISS: el experimento ACES

Un nuevo y fascinante experimento que ampliará la gama de la investigación en la Estación Espacial Internacional dio luz verde el pasado viernes con la firma del contrato reloj atómico ACES.

La medición más precisa del tiempo - en el espacio - pronto será utilizada para investigar las principales teorías de la física. La aparición de la “ACES Atomic Clock Ensemble in Space” es engañosamente simple, pero en su interior lleva dos complejos relojes atómicos de alto rendimiento: PHARAO y el “Space Hydrogen Maser”.

Este aparato, se adjuntará a la parte exterior del laboratorio europeo Columbus en el 2014 por lo menos durante dos años en la Estación Espacial Internacional (ISS).

El reloj francés PHARAO, “Projet d'Horloge Atómica par Refroidissement d'Atomes en Orbite”, utiliza átomos de cesio enfriados con láser. El segundo componente de ACES es el suizo “Space H-Maser”. Juntos podrán llegar a una precisión de aproximadamente un segundo sobre 300 millones de años.

Se trata de uno de los experimentos más difíciles de la ISS: un proyecto que en 2007 los científicos de física de la ESA consideraron de gran importancia y prioridad para la física en general.

ACES pondrá a prueba la relatividad general de Einstein y las teorías alternativas de la gravedad, ya que trata de definir cómo el tiempo y el espacio están relacionados. Esta es la razón por la que la medición del tiempo con la mayor precisión posible en el espacio es de sumo interés.

ACES también contribuirá a la evolución de la red mundial de navegación por satélite y apoyará el uso de relojes de precisión en las principales actividades de ciencias de la Tierra.

Agujeros negros pueden crear su propia galaxia

Los resultados también contribuyen a comprender el porqué la masa de los agujeros negros es mayor en las galaxias que contienen más estrellas

10:33 Santiago de Chile.- Un equipo de astrónomos obtuvo indicios a partir de observaciones realizadas desde Chile que sugieren que los agujeros negros pueden crear su propia galaxia madre, informó hoy el Observatorio Europeo Austral (ESO, por su sigla en inglés).
"Nuestro estudio sugiere que los agujeros negros súper masivos pueden desencadenar la formación de estrellas y así 'construir' sus propias galaxias madres. Este eslabón también puede explicar por qué las galaxias que albergan agujeros negros más grandes tienen más estrellas", explicó David Elbaz, responsable del estudio.
Para llegar a tales conclusiones, los astrónomos se fijaron en un quásar (objeto que emite grandes cantidades de radiación en todas las frecuencias) bautizado como HE0450-2958 y ubicado a unos 5 mil millones de años-luz de distancia.
Se trataba del único quásar al que no se le había detectado una galaxia madre, por lo que los astrónomos trataron de observar tras las nubes de polvo a través del Very Large Telescope (VLT) , instrumento del Observatorio de Paranal, en el norte de Chile.
"Observar a estas longitudes de onda nos permitiría localizar el polvo que podría esconder la galaxia madre, sin embargo, no encontramos nada. En cambio, descubrimos una galaxia aparentemente no relacionada en las cercanías del quásar que está produciendo estrellas a una velocidad frenética", explicó el astrónomo Knud Jahnke.
Mientras que alrededor del agujero negro no se revela ningún indicio de estrellas, la galaxia que la acompaña es extremadamente rica en estrellas muy jóvenes y brillantes.
Además, la galaxia sigue formando estrellas a una velocidad equivalente a unos 350 soles por año, cien veces más que las velocidades de galaxias típicas en el universo.
ESO informó en un comunicado que el quásar está arrojando un chorro de partículas altamente energéticas y una corriente de gas hacia la vecina galaxia, lo que a juicio de los astrónomos indica que el mismo quásar podría estar induciendo la formación de estrellas y creando su propia galaxia madre.
Para los especialistas este fenómeno puede explicar cómo las galaxias habrían evolucionado a partir de nubes de gas golpeadas por los energéticos chorros que emergen de los quásares.
"La pregunta del 'huevo o la gallina' aplicada en el sentido de si acaso viene primero la galaxia o su agujero negro es uno de los temas más debatidos hoy en astrofísica", expresó David Elbaz, autor principal de la investigación, publicada en la revista Astronomy & Astrophysics.
Además, los resultados también podrían contribuir a comprender el porqué la masa de los agujeros negros es mayor en las galaxias que contienen más estrellas.
Los astrónomos esperan que con los próximos telescopios disponibles, como el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, el European Extremely Large Telescope y el Telescopio Espacial James Webb de NASA/ECA/CSA, se puedan esclarecer más dudas sobre la relación entre agujeros negros y galaxias.