Semana de la ciencia 2012

Esta segunda semana de noviembre vuelve a celebrarse la semana de la ciencia, el mayor evento de comunicación social de la ciencia y la tecnología que se celebra en España. En esta ocasión, como en años anteriores las actividades de la Zientzia Astea se organizan en la Alhóndiga Bilbao en colaboración con la Universidad del País Vasco, y como en años anteriores, no faltarán tampoco actividades relacionadas con la astronomía. En particular podrán visitarse los telescopios del Observatorio Astronómico del Aula Espazio Gela situado en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao. Habrá visitas tanto nocturnas los días miércoles 7 y viernes 9 de octubre, como diurnas el sábado 10 de noviembre para una observación solar. Será necesario apuntarse a través de la página web de la semana de la ciencia.

Además de los múltiples e interesantes actos programados para la semana de la ciencia, la Agrupación astronómica vizcaína celebra su 30 aniversario estos días organizando un interesante ciclo de conferencias los días 7, 8, 10, 14 y 15 de noviembre. Las conferencias se celebrarán en el Aula Magna de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y en el salón de actos de la biblioteca de Bidebarrieta. Las charlas están patrocinadas por la propia Escuela Técnica Superior de Ingeniería, el Aula Espazio Gela y la Diputación Foral de Bizkaia.

Los conferenciantes son todos ellos de lujo:

Dia 7 de noviembre de 2012 a las 19:30
Aula Magna de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao
EL CRECIMIENTO DEL UNIVERSO: DEL BIG BANG A NUESTROS DÍAS.
Xavier Barcons.

Dia 8 de noviembre de 2012 a las 19:30
Aula Magna de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao
¿AMSTRONG EN LA LUNA? ASÍ FUE LA CARRERA ESPACIAL.
Manu Arregi Biziola

Dia 10 de noviembre a las 11:30
Salón de actos de la Biblioteca Municipal de Bidebarrieta en Bilbao
EL SOL: LO QUE SABEMOS Y NO SABEMOS DE NUESTRA ESTRELLA
Benjamín Montesinos

Dia 14 de noviembre de 2012 a las 19:30
Aula Magna de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao
CONTAMINACIÓN LUMÍNICA. CÓMO PRESERVAR EL PAISAJE NOCTURNO
Susana Malón Jiménez

Dia 15 de noviembre de 2012 a las 19:30
Aula Magna de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de Bilbao
¡IMPACTOS!
Agustín Sánchez Lavega.

El programa completo, junto con los perfiles de los conferenciantes, puede consultarse en el siguiente enlace.

 
 

Grandes bolas de fuego iluminando las nubes de Júpiter

Esta entrada en el blog fue publicada anteriormente como un artículo breve en la sección de Ciencia de El Correo.

Hall-Impact

La madrugada del martes 11 de septiembre un astrónomo aficionado, Dan Petersen, de Racine Wisconsin estaba observando el planeta Júpiter con un modesto telescopio cuando tuvo el privilegio de observar con sus propios ojos algo realmente inusitado: Una llamativa explosión en la atmósfera del gigante gaseoso. Un evento tan breve (dos segundos) que podría hacerle dudar de su propia vista. Inmediatamente alertó a la comunidad de astrónomos profesionales y aficionados de todo el mundo y unas pocas horas después recibió la confirmación de que sus ojos no le habían engañado. George Hall, astrónomo aficionado de Texas había estado observando Júpiter en el mismo momento con un telescopio también modesto equipado con una cámara de video. Sin haberse percatado en el momento de la explosión tenía registrada una filmación que tan solo revisó tras la noticia de Dan Petersen. Una parte reducida del video original puede verse en youtube a través del siguiente enlace.

 

Impacto de un objeto de reducido tamaño

En un mundo global en el que la red permite intercambiar información a una pasmosa velocidad se estableció con rapidez un grupo de análisis internacional dirigido desde el Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad del País Vasco por su experiencia en este tema (ver por ejemplo el post: La adrenalina de la ciencia en este mismo blog). En dos días confirmamos la naturaleza de aquella inmensa bola de fuego en Júpiter. Se trataba del choque de un objeto de reducido tamaño, un pequeñísimo fragmento de asteroide o cometa de en torno a 10 metros de diámetro estrellándose con el inmenso Júpiter a la enorme velocidad de 60 kilómetros por segundo. El objeto se había incinerado en una explosión de tal brillo que había podido ser observada a través de pequeños telescopios desde la Tierra a más de 700 millones de kilómetros de distancia. Nuestro análisis pudo realizarse tan rápido porque no es la primera vez que una bola de fuego ilumina las nubes de Júpiter. En el verano del 2010 se produjeron en Júpiter dos explosiones semejantes registradas en video también por astrónomos aficionados de Australia, Filipinas y Japón. Aquel verano nuestro grupo de investigación realizó el análisis de ambas explosiones determinando que en ambos casos se trataba de objetos de 10 metros de diámetro formando tenues destellos sobre el planeta. Paradójicamente estos flashes no son detectados por los grandes telescopios terrestres, sino por la floreciente comunidad de aficionados a la astronomía equipados con pequeños equipos y la insaciable curiosidad que despierta en todos nosotros el cielo nocturno.

 

Importancia científica

Estos choques no son inusuales en Júpiter. Con una masa 315 veces la de la Tierra, Júpiter es el mayor de los planetas del Sistema solar y su inmensa gravedad le hace atraer pequeños objetos que caen sobre él y le permiten “limpiar” el Sistema Solar de esos pequeños cuerpos que podrían sino terminar colisionando con planetas más pequeños como la Tierra. En cierto modo Júpiter nos protege como un inmenso escudo. Objetos de este tipo no son especialmente peligrosos para la Tierra, ya que la atmósfera terrestre nos puede proteger del impacto de cuerpos de este tamaño.A veces sin embargo los objetos no son tan pequeños. En 1994 un cometa de más de dos kilómetros de tamaño chocó con Júpiter formando inmensas nubes de ceniza negra que cubrieron temporalmente una gran parte de su superficie. En julio de 2009 un asteroide de quizás 500 m impactó con Júpiter formando otra nube de cenizas mayor en tamaño que toda Europa. Impactos como estos serían catastróficos en la Tierra pero son enormemente más probables en Júpiter y nos permiten aprender a salvo sobre las consecuencias de estas colisiones así como estimar mejor los posibles riesgos de impacto sobre nuestro planeta. Afortunadamente podemos decir que en gran medida gracias a Júpiter estos riesgos son pequeños.

 

Impactos de bólidos con Júpiter

Impacts

Diferentes impactos en la atmósfera de Júpiter observados como breves destellos brillantes en la atmósfera de Júpiter el 3 de Junio de 2010 por A.Wesley (Australia) y Ch. Go (Filipinas), el 20 de agosto de 2010 por M. Tachikawa (Japón) y el 11 de septiembre por George Hall (Estados Unidos). Imágenes como estas y futuros descubrimientos semejantes ayudarán a comprender las poblaciones de cuerpos pequeños del sistema solar exterios y permitirán estimar mejor los riesgos de posibles impactos con la Tierra. Todo parece indicar que estos flashes continuarán siendo descubiertos por la comunidad de astrónomos aficionados. En efecto la astronomía amateur vive una moderna edad de oro contribuyendo de manera decisiva al avance de la astrofísica observacional moderna.

El Grupo de Ciencias Planetarias tiene su sede en la Escuela T. Superior de Ingeniería de Bilbao (UPV/EHU) en donde se encuentra el Aula EspaZio Gela y Observatorio Astronómico.

 

Enlaces externos:

 
– Artículo en Sky&Telescope (inglés)
– Artículo en New Scientist (inglés)
– Artículo en el blog Astrofísica y física.
 

El cielo de Calar Alto

Esta entrada es una versión más “científica” de una entrada paralela en mi blog de fotografía.

A finales de Julio pude acudir al Observatorio hispano-alemán de Calar Alto en Almería para probar un instrumento desarrollado por nuestro grupo de investigación en uno de los telescopios del observatorio, el “modesto” 1.23 m. Las noches fueron propicias y las pruebas de la cámara planetaria PlanetCam fueron prometedoras. Ahora queda el trabajo de analizar esas imágenes con detalle pero la llegada de las vacaciones ha retrasado esa tarea. Durante las largas noches pude probar también una nueva cámara de fotos, una Canon 5D muchísimo más sensible a las fuentes débiles de luz. El cielo nocturno con todas sus estrellas y casi sin contaminación lumínica ni nubes abría algunos de sus misterios a la cámara.

 

La Vía Láctea desde Calar Alto capturada con una Canon 5D en una exposición de 20 segundos a iso 10000. Para mostrar las nubes de gas y polvo ha sido necesario un cierto procesado de la imagen original repleta de incontables estrellas.

 
Algunos problemas con los perfiles de color han hecho que las imágenes aparezcan algo más empastadas en la versión web que en la versión original de las fotografías. A pesar de ello el área de la fotografía nocturna adquiere un interés inusitado al ser capaz la cámara de mostrar cosas que el ojo no ve, de formar imágenes que son reales e imposibles a la vez.

 


Telescopios iluminados por la luz de la Luna y las estrellas (izquierda el 3.5 m, derecha el 2.2 m). El brillo anaranjado del horizonte no corresponde a la puesta de Sol sino a la contaminación lumínica procedente de la lejana Almería y de pequeñas poblaciones cercanas.

 



El cielo de Calar Alto desde el telescopio de 1.23m.

 
Por supuesto los propios telescopios y sus cúpulas constituyen un punto de interés para la fotografía. Muestran estructuras únicas que nos abren las ventanas hacia el universo. Los telescopios de Calar Alto construidos entre 1973 (el 1.23 m) y los años 90 (con la llegada del imponente telescopio de 3.5 m de diámetro y su edificio de cinco plantas) constituyen el observatorio con telescopios de mayor tamaño de la europa continental en un emplazamiento a 2190 m de altura en el que las condiciones atmosféricas ofrecen más de 190 noches al año disponibles para la observación con un seeing de menos de 1”.



Los principales telescopios a media tarde y al atardecer.

La imponente cúpula del impresionante telescopio alemán de 3.5m de diámetro.

Los sonidos del espacio

El espacio vacío entre planetas y estrellas no permite que el más mínimo sonido se propague de un cuerpo a otro. Ahora bien, como muchos radioaficionados saben las ondas capturadas por una radio convencional capturan también diferentes fuentes de ruido dependiendo del estado de la atmósfera. Algunos de estos ruidos proceden en realidad del espacio anterior y su descubrimiento constituye uno de los muchos fascinantes capítulos de la historia de la astronomía.

El nacimiento de la radioastronomía

En los años 30 las comunicaciones por radio estaban extendiéndose a lo largo del mundo entero y los laboratorios Bell, pioneros de la telefonía en Estados Unidos, estaban interesados en determinar si la comunicación trasantlántica por radio podría ser posible sin que las ondas de radio sufrieran interferencias por causas naturales. Uno de los ingenieros de la compañía, Karl Jansky recibió el encargo de investigar esta delicada cuestión. Se sabía por aquel entonces que los sonidos transmitidos por las señales de radio sufrían de interferecias y ruidos debido a la actividad eléctrica de tormentas y relámpagos. ¿Habría otras fuentes de radio que impedieran conectar por radio Europa y los Estados Unidos? Jansky descubrió que así era y que este ruido tenía un origen astronómico pues tenía un periodo de 24 horas. Afinando sus observaciones Jansky descubrió que el ruido procedía del centro de la Vía Láctea y que se intensificaba también cuando sus antenas apuntaban hacia el Sol. Había nacido la radioastronomía, pero había nacido en un mal momento. Era el año 1933 y en la américa de la Gran Depresión los laboratorios Bell decidieron no seguir pagando los costes de la investigación de Jansky. Aún así, unos años más tarde varios ingenieros construyeron sus propios radiotelescopios caseros que les permitieron fundar el campo de la radioastronomía y escuchar los sonidos del espacio.

 

Radiotelescopios_Jansky_Grote

Primeros radiotelescopios. Karl Jansky utilizó un conjunto de antenas de gran tamaño alrededor de 1930 (izquierda) con el que realizó su descubrimiento fundacional. En 1937 el ingeniero Grote Reber construyó el primer radiotelescopio capaz de determinar la dirección de las radiofuentes. Lo construyó en el jardín de su casa costeando personalmente su construcción (derecha).

Los sonidos del espacio

Si nos pudiéramos poner en el lugar de Jansky o Reber hubiéramos podido escuchar la señales de radio del Universo. El tipo de sonidos que hubiéramos podido escuchar es el siguiente (pincha en los enlaces para escuchar el audio):

  • Emisión de radio procedente del Sol. Si nuestro radiotelescopio lo fueramos orientando en la dirección del Sol podríamos escuchar algo parecido a este sonido. Comienza con la emisión de fondo de la galaxia y se intensifica después. La emisión de radio del Sol es variable y depende de la intensidad de la actividad magnética del Sol. Cuando hay grandes manchas solares, protuberancias y tormentas magnéticas las emisiones de radio del Sol se intensifican enormemente.
  • Estallidos de radio de Júpiter (tipo S). El siguiente objeto emisor de ruido de radio y de señales radioastronómicas es el planeta Júpiter, o más bien su inmenso campo magnético 5 veces más intenso que el terrestre pero extendiéndose en una inmensa magnetosfera de centenares de millones de km. Las partículas del viento solar atrapadas por el campo magnético del planeta producen una gran variedad de señales de radio.

Más señales de radio del Sistema Solar

Naturalmente se pueden capturar señales de radio en multitud de frecuencias. Si capturamos algunas emisiones de radio y “traducimos” sus frecuencias a sonidos audibles por el oído humano podemos crear sonidos fantasmagóricos llenos de estructura e información. Dos ejemplos ligados al planeta Saturno:

  • Cassini_Auroras_RPWSAuroras de Saturno capturadas por la misión Cassini. Este sonido fantasmagórico corresponde a 27 minutos de observaciones de radio por parte del instrumento RPWS en la misión Cassini. A los científicos del instrumento les gusta representar este sonido como una figura la que se muestra la intensidad y la frecuencia de la señal simultaneamente. La estructura de la imagen se corresponde a las modulaciones de frecuencias e intensidades en el audio.

 

  • WhistlerSilbidos asociados a relámpagos y el campo magnético de Saturno. A veces los relámpagos “liberan” carga en las capas altas de la ionosfera del planeta que son capturadas por el campo magnético del planeta viajando a través de las líneas de campo magnético. El esquema de la derecha representa un “whistler” terrestre pero el sonido corresponde a observaciones en radio de este fenómeno en Saturno.

 

Sonidos de estrellas pulsantes

Un tipo particularmente interesante de estrellas en radio astronomía son los púlsares. Restos de supernovas, estrellas masivas que explotaron hace tiempo y que han dejado un núcleo estelar extremadamente comprimido girando rápidamente. Cada rotación, si su alineación es correcta, podemos recibir un pulso de ondas de radio de estos púlsares. Su frecuencia oscila, algunas de estas estrellas tardan en dar una vuelta tan solo unos pocos milisegundos!

  • PulsarPúlsar B0329: Este púlsar tiene un periodo de rotación de 0.7 segundos como se puede apreciar en los pulsos de sonido en el audio.
  • Púlsar de Vela: Este púlsar, mucho más rápido tiene un periodo de rotación de solo 89 milisegundos (11 pulsos por segundo).
  • Púlsar de la nebulosa del Cangrejo: Uno de los más rápidos con un periodo de rotación de solo 33 milisegundos (30 pulsos por segundo). Su sonido parece el de una ametralladora.
  • Púlsar B1937+21. El segundo pulsar más rápido conocido. Rota sobre si mismo 642 veces por segundo!

Por supuesto, estos son solo algunos ejemplos de sonidos que podemos capturar en radio procedentes del espacio. Algunos están traducidos a frecuencias audibles por el oído humano, otros son como los escucharíamos con unos auriculares y muchos los reservamos para una próxima entrada en el blog. Sin embargo la radioastronomía permite también obtener imágenes espectaculares de estos objetos. Algunas de estas imágenes, construídas con una técnica denominada interferometría, constituyen as imágenes de mayor resolución espacial que podemos obtener del Universo. Pero de ello hablaremos en una próxima ocasión.

 
Enlaces a más sonidos:
“Sonidos” de radio del Sol.
Los sonidos del espacio de Don Gurnett .
The Sounds of Pulsars.
The Sound of the Big Bang.
 

JUICE: La misión europea a Júpiter

El pasado 2 de mayo la Agencia Espacial Europea (ESA) anunciaba la misión espacial de tipo L (Large) que ha aprobado para su desarrollo durante la próxima década dentro de su programa de misiones científicas Cosmic Vision. Se trata de la misión JUICE a Júpiter, una sonda espacial cuyo objetivo será explorar las lunas heladas de Júpiter, así como el propio planeta gigante. JUICE (acrónimo de Jupiter Icy Moons Explorer) es una propuesta que se ha ido gestando desde el comienzo del programa Cosmic Vision en el año 2004 y que determina las misiones científicas que la ESA desarrollará durante la década 2015-2025. El proyecto JUICE ha recibido diferentes nombres y conceptos en estos 8 años. Anteriormenten fue conocido como Laplace, una parte de de un proyecto más amplio desarrollado en colaboración con NASA. El proyecto actual, más modesto correspondiendo a los tiempos que corren, será una nave alimentada por energía solar que pasará por lo menos 3,5 años dentro del sistema joviano, investigando tres de los cuatro satélites galileanos: Ganímedes, Calisto y Europa así como la atmósfera de Júpiter. Se trata de una misión de caracterización de estos mundos de gran interés astrobiológico, pues en el interior de estos satélites hay océanos de agua líquida y el agua es el ingrediente fundamental para la aparición de la vida. El lema de JUICE es explorar la emergencia de mundos habitables orbitando planetas gigantes. Además abordará otras cuestiones científicas tan importantes como ¿cuáles son las condiciones para la formación de planetas y cómo funciona el sistema solar?.

JUICE seá lanzada en junio de 2022 utilizando un cohete Ariane 5 y llegará al sistema de Júpiter tras un largo periplo por el sistema solar en el año 2030 que le hará sobrevolar tres veces la Tierra y una vez Venus acelerando en cada sobrevuelo planetario en un tipo de maniobra conocida como asistencia gravitacional. El presupuesto global de la misión es de unos 700 millones de euros para el desarrollo de la nave, sus instrumentos científicos, lanzamiento y control posterior en un proyecto que se comenzó a gestar en el año 2004 y que no finalizará hasta el 2033.

 

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Recreación artística de la msión JUICE en una de las órbitas a Júpiter que acercarán JUICE a la luna helada Europa.


 

La exploración espacial de Júpiter

 
Júpiter ha sido visitado ya por varias sondas espaciales. Las misiones Pioneer en los años 70 y Voyager a comienzos de los 80 sobrevolaron Júpiter y nos mostraron por primera vez imágenes de algunos de sus satélites mayores. En el año 1995 una sonda llamada Galileo se internó en la densa atmósfera de Júpiter enviándonos datos únicos de este planeta gigante. Además de la sonda, un orbitador exploró Júpiter y sus lunas durante los años 1995 al 2000. Fue precisamente la misión Galileo la que aportó datos inequívocos de la presencia de océanos líquidos ocultos bajos las superficies congeladas de los satélites Ganímedes, en menor medida Calisto y sobre todo en el mundo helado Europa. Posteriores sobrevuelos por parte de la misión Cassini en el 2004 y la sonda Nuevos Horizontes en el 2007 permitieron obtener datos importantes sobre la atmósfera del planeta pero no sobre los satélites manteniéndo sus misterios ocultos.
 
La misión JUICE deberá explorar las implicaciones astrobiológicas de estos los subsuperficiales descubiertos por la sonda Galileo en las lunas heladas de Júpiter. Teniendo en cuenta que la gran mayoría de planetas extrasolares descubiertos hasta la fecha orbitando otras estrellas son semejantes a Júpiter (enormes gigantes gaseosos) y que posiblemente puedan tener complejos sistemas de satélites como los de Júpiter, las preguntas astrobiológicas que ayude a responder JUICE en Júpiter pueden tener implicaciones globales para nuestra comprensión de la vida en el Universo.

 

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Los satélites galileanos de Júpiter represantos a escala de tamaño con respecto a la la Gran Mancha Roja de Júpiter. Ganímedes domina la escena con sus 5260 km de diámetro. Europa, el mundo helado con grietas en su superficie y ausencia de cráteres tiene un tamaño de unos 3100 km de diámetro que le hacen comparable en tamaño a nuestra Luna. Entre los objetivos de la misión JUICE a Júpiter está explorar la formación de estos mundos y las implicaciones astrobiológicas que tienen los océanos líquidos subsuperficiales de Ganímedes y Europa.


 

Océanos líquidos y esperanzas de vida

 
Ganímedes es la única luna del sistema solar que genera su propio campo magnético. Se piensa que su origen está en un océano líquido salino bajo la corteza helada y craterizada de la mayor luna del sistema solar. Europa tiene en su superficie enormes grietas que muestran el deslizamiento de inmensas placas de hielo. No sabemos si estas placas de hielo pueden tener unas decenas de kilómetros de espesor o unos centenares, pero incluso en ausencia de la luz solar este océano profundo de Europa es uno de los lugares más interesantes del Sistema Solar desde el punto de vista astrobiológico. Por todo ello los instrumentos de JUICE estudiarán la capacidad de las lunas para albergar vida explorando a temperatura, la presión y otros factores que permiten la existencia de organismos en la Tierra. La razón por la que mundos helados como estos tienen océanos líquidos en su interior reside en el propio planeta Júpiter que con su gravedad ejerce fuerzas de marea intensas que calientan el interior de los satélites más cercanos. Ío, la luna más interna posee inmensos volcanes de azufre, Europa una fina corteza helada y Calisto y Ganímedes, más alejados, cortezas más espesas pero con agua líquida en su interior.

 

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Detalle de alta resolución de la superficie de Europa mostrando grietas en el hielo de su superficie. La imagen derecha incorpora posibles escenarios para la distribución vertical de hielo en las cortezas de Ganímedes y Europa. Las posibilidades más interesantes son las dadas para Europa. El diagrama 3 describe una capa superior helada gruesa (de más de 10 km de espesor) y un profundo océano y la 4 con una capa helada delgada (3-4 km). En Ganímedes el diagrama 2 muestra una estructura en 3 capas con un océano líquido profundamente enterrado pero con la capacidad de intercambiar líquido con el manto inferior.


 

Otros objetivos científicos

 
No sería justo no mencionar también otros objetivos científicos que acomete la misión JUICE. El estudio de la formación del planeta y sus lunas, la interacción magnética intensa entre el campo magnético de Júpiter (50 veces más intenso que el terrestre) y el viento solar. Esta interacción es tan intensa que la magnetosfera de Júpiter se extiende de tal modo que si fuera visible sería el objeto más grande del cielo nocturno. También es importante el estudio de la interacción del campo magnético del planeta con el de su satélite Ganímedes y por supuesto la propia atmósfera del planeta Júpiter enormemente dinámica. En particular JUICE permitirá estudiar la atmósfera de Júpiter tanto desde el punto de vista de la circulación atmosférica como de la estructura vertical de la atmósfera y composición química. De especial relevancia es el hecho de que Júpiter es el mejor modelo que tenemos para entender los planetas extrasolares de tipo gigante gaseoso descubiertos por centenas en las últimas décadas.


Jupiter_Juice

Esquema de los objetivos científicos relacionados con el estudio de la atmósfera del gigante gaseoso. Figura procedente del libro amarillo de la misión JUICE.


 

2012-2022: Sin tiempo que perder

 
La planificación de una misión tan compleja como esta requiere décadas enteras de desarrollo. Aunque el horizonte del lanzamiento se ve lejano es ahora el turno de desarrollar la tecnología que integrará JUICE y en particular sus instrumentos científicos. JUICE deberá incorporar instrumentación científica sofisticada para extraer el máximo provecho de la misión. Júpiter es además un entorno hostil ya que su fuerte campo magnético acelera partículas del viento solar convirtiendo las órbitas de los satélites galileanos en entornos cargados de alta radiación. Por ello los sensibles instrumentos de JUICE deberán estar protegidos contra esta radiación, escudados de las inclemencias del espacio como en ninguna misión espacial anterior. El modelo preliminar de la nave JUICE lleva una carga científica constituida por múltiples instrumentos capaces de acometer los objetivos científicos previstos. Se obtendrán imágenes en diferentes rangos de longitudes de onda desde el infrarrojo al ultravioleta. Se obtendrán mapas por altimetría láser de la superficie de las lunas de Júpiter, se explorará su interior mediante radares capaces de penetrar en sus cortezas heladas, se medirá el campo magnético de Ganímedes y su interacción con el potentísimo magnetismo de Júpiter y se explorará en ondas de radio las emisiones del planeta y los satélites.

Desde un punto de vista más personal comencé mi carrera científica en el año 1996 estudiando la atmósfera de Júpiter y nuestro grupo de investigación, el Grupo de Ciencias Planetarias de la UPV/EHU dirigido por Agustín Sánchez-Lavega tiene una larguísima trayectoria en este campo. He podido seguir las visicitudes de este mundo y su atmósfera en los últimos 15 años. Grandes tormentas jovianas, impactos de asteroides, regiones calientes del planeta y estructuras polares desconocidas hasta hace poco me mostraron el camino de baldosas amarillas de la ciencia que me llevaría más tarde a explorar otros mundos y compartir la fascinación por el Universo. Será ciertamente fascinante seguirle la pista a Júpiter participando en la preparación de la misión JUICE y analizando sus datos científicos durante los próximos 15-20 años.

 
Enlaces externos:
JUICE: Europa en Júpiter (blog EUREKA)

 

La estructura del Universo

Cuando observamos el cielo nocturno vemos estrellas en diferentes puntos. Todas ellas pertenecen a nuestra propia galaxia: la Vía Láctea, pero hay muchas más galaxias en el Universo, algunas cercanas y otras más lejanas y surge la pregunta de si hay un orden o estructura en su distribución. ¿Son las galaxias las estructuras mayores que podemos encontrar en el Universo o hay estructuras aún mayores descubiertas por la astronomía? En realidad las galaxias se distribuyen en grupos de galaxias (cúmulos galácticos) dejando inmensas regiones de espacio vacío entre los cúmulos. Algunos de estos cúmulos se agrupan en estructuras aún mayores (supercúmulos) y los mayores de ellos reciben el nombre de Gran muralla. Estas superestructuras tienen una estructura peculiar (los matemáticos dirían fractal) que se repite en escalas espaciales diferentes. Podríamos decir que las Galaxias se distribuyen en filamentos alargados en los que se repiten estructuras comunes en tamaños muy diversos como en una tela de araña tridimensional. Sin embargo, si queremos comprender la magnitud de estas escalas de tamaño deberemos empezar por preguntarnos algunas cosas básicas sobre el tamaño del Universo observable, las galaxias y las distancias que las separan.

La orilla del océano cósmico

 

Vista panorámica de la Vía Láctea desde la Tierra.

Vista panorámica de la Vía Láctea desde la Tierra.


 
Una galaxia como la Vía Láctea es tan grande que la luz emitida por las estrellas en uno de sus estremos tarde en alcanzar el otro extremo de la galaxia unos 100.000 años. Como la luz viaja a la friolera de 300.000 kilómetros por segundo la esta distancia equivale a uno 1000 billones de kilómetros. Para evitar dar números tan grandes (y espeluznantes!) los astrónomos utilizan otras unidades de distancia basadas en el año luz años luz. Nosotros diremos que la Vía Láctea tiene un diametro de 100.000 años luz. La Galaxia entera gira sobre su núcleo en unos 15-18 millones de años y las enormes distancias que separan unas estrellas de otras indican que conceptos habituales en la Tierra como la simultaneidad de dos sucesos sencillamente no existen en el Universo a partir de una determinada escala. Nuestro Sol orbita el centro galáctico a una distancia de unos 28000 años luz (cuando los astrónomos observen un repentino brillo del centro de nuestra galaxia asociado a su inmenso agujero negro central engullendo algún trozo de materia estelar en realidad dicho fenómeno habrá ocurrido 28000 años antes). Otro número impresionante de nuestra galaxia es el número de estrellas que contiene: entre de 200.000 a 400.000 millones de estrellas.

Adentrándonos en el océano cósmico

Por supuesto la Vía Láctea solo es una entre centenares de miles de millones de galaxias conocidas. ¿A qué distancia se encuentran? A una distancia de entre 100.000 y 300.000 años luz de nosotros hay una docena de galaxias enanas que constituyen auténticos satélites de la Vía Lacta. La galaxia cercana más famosa es la Galaxia de Andrómeda a una respetable distancia de 2.6 millones de años luz. Está tan cerca de nosotros que se estima que la gravedad de la Vía Láctea y la Galaxia de Andrómeda las llevan en un curso común de colisión que se producirá en unos 4000 millones de años. La Galaxia de Andrómeda es el objeto extragaláctico más distante visible a simple vista y contiene más de dos veces más estrellas que nuestra propia galaxia. Los grandes telescopios terrestres muetran la riqueza de estrellas de su interior y numerosas galaxias enanas orbitando este auténtico gigante galáctico.

M31: La galaxia de Andrómeda

M31: La galaxia de Andrómeda. Tanto la Vía Láctea como la Galaxia de Andrómeda son galaxias semejantes en estructura si bien Andrómeda contiene apróximadamente el doble de estrellas que la Vía Láctea. La distancia entre ambas galaxias es de unos 2.6 millones de años luz. La imagen superior es un mosaico digital compuesto por 20 imágenes realizadas mediante un pequeño telescopio.

Las galaxias cercanas forman el Grupo Local de galaxias (54 galaxias la mayoría de las cuales son galaxias enanas, muchas satélites de nuestra propia galaxia). El Grupo Local abarca un volumen de un tamaño de un cubo de 10 millones de años luz de lado y contiene galaxias bien conocidas por los aficionados a la astronomía como el sistema de galaxias de Andrómeda (M31 y sus diversas galaxias satélite) o la Gran y la Pequeña Nube de Magallanes (ambas visibles a simple vista desde el hemisferio Sur).

 

El Grupo local de galaxias en 3 dimensiones trazados a partir de las distancias conocidas a estos objetos.

El Grupo local de galaxias en 3 dimensiones.


 

En el interior del océano cósmico

A mayores escalas las galaxias se siguen distribuyendo en cúmulos de mayor tamaño. El Grupo Local es tan solo un corpúsculo del llamado Supercúmulo de Virgo que es una estructura con forma de un disco plano, con un diámetro de 110 millones de años luz y contiene alrededor de 100 grupos y cúmulos de galaxias como el Grupo Local. Cerca de su centro en gran grupo de galaxias (el cúmulo de Virgo) domina gravitacionalmente esta gigantesca macroestructura. Sin embargo por enorme que nos pueda parecer el Supercúmulo de Virgo es uno entre millones de superclusters que podemos encontrar en el Universo observable.

 

El supercluster de Virgo. Uno de los millones de supercúmulos en el Universo observable.

El supercluster de Virgo.


 

Las corrientes cósmicas

Si nos fijamos en la figura superior vemos que la gravedad ha esculpido la estructura del Universo acumulando la materia en cúmulos y supercúmulos de galaxias que se distribuyen en forma de filamentos dejando enormes espacios vacíos. Los cosmólogos utilizan el conocimiento que tenemos de estas estructuras para inferir aspectos claves sobre la composición del universo. Por ejemplo el tipo de supercúmulos que tenemos en nuestro Universo depende de la cantidad de materia oscura presente. Además los movimientos relativos de las galaxias también depende de las escalas espaciales que utilicemos. En escalas muy grandes todas las galaxias se alejan las unas de las otras mostrando la expansión del Universo pero muchas se acercan entre sí en escalas más pequeñas ligadas a las estructuras visibles en estos supercúmulos de galaxias. Esta física tan compleja puede sin embargo introducirse en un ordenador capaz de reproducir los aspectos físicos globales. Científicos alemanes lanzaron la “Millenium Run” capaz de reproducir aspectos como la estructura fractal del Universo.

 

Simulación del Universo

Simulando la estructura del Universo. Detalle de una simulación por ordenador de la estructura del Universo gobernada por la gravedad de galaxias y materia oscura en una región de 2000 millones de años luz. La simulación ocupa un espacio de 25 Terabytes de memoria e incluye las trayectorias de unos 20 millones de galaxias.


 

En aguas misteriosos

Cuando observamos estas gigantescas estructuras estamos viendo el Universo lejano pero cuanto más lejos observamos más nos remontamos en el pasado. Así pues surge la pregunta de si existían estas gigantescas estructuras también en esas épocas remotas poco después del comienzo del Universo. La respuesta es sí. Cuando observamos el fondo de microondas del Universo (radiación emitida poco después del Big Bang cuando el Universo tenía unos 300.000 años de edad) y no se habían formado ni las primeras estrellas ni las primeras galaxias se pueden apreciar estructuras en esta radiación que nos habla de inhomogeneidades pequeñas en el universo primitivo. En el año 2006 el astrofísico norteamericano George Smoot recibió el Premio Nobel de Física por su descubrimiento de estas pequeñas irregularidades que forman las semillas de las galaxias y las macroestructuras que observamos en la actualidad ya presentes en la radiación de fondo del Universo. Poéticamente el equipo descubridor de estas estructuras las llamó “arrugas en el tiempo” siendo este el título de un popular libro de George Smoot hablando de la importancia de estas pequeñas estructuras en el desarrollo del Universo y sus estructuras.
&nbsp:

WMAP

Imagen del fondo de microondas del Universo proyectada en coordenadas galácticas y obtenida por la sonda WMAP.


 

Enlaces externos

Imagen de la localización de la Tierra en el Universo (23,624 × 2,953 pixeles, 17 MB)
La mayor estructura del Universo (Eureka: Blog de Daniel Marín)
The Millenium Simulation Project (En inglés)
 

Mercurio: El mensajero de los dioses

El planeta Mercurio es el más pequeño del Sistema Solar (2440 km de radio), el más cercano al Sol y el único sin atmósfera. Situado a 58 millones de kilómetros del Sol, es el mundo que experimenta cambios más fuertes de temperatura: en el lado diurno pueden ascender a 420ºC y caen hasta los 160ºC bajo cero en el lado nocturno. Además Mercurio es un planeta que gira muy lentamente sobre su propio eje: lo hace en 58,8 días y gira rápidamente alrededor del Sol en tan solo 88 días. Estos periodos de rotación y traslación están relacionados entre sí de modo que cada 2 periodos orbitales el planeta ha girado 3 veces sobre su eje. Esto no es una coincidencia sino que es un fenómeno producido por las fuertes mareas del Sol sobre el planeta rocoso. La órbita de Mercurio presenta otra peculiaridad única en el Sistema Solar: su perihelio (el punto más cercano de su órbita al Sol) gira 43 segundos de de arco más por siglo de lo predicho por la mecánica clásica de Newton. Esta discrepancia llevó a un astrónomo francés, Urbain Le Verrier, a pensar que existía un planeta aún más cerca del Sol, al cual bautizaron como Vulcano, capaz de perturbar la órbita de Mercurio. La explicación correcta del movimiento de Mercurio fue aportada por la Teoría General de la Relatividad y de hecho este problema: el avance del perihelio de Mercurio constituyó la primera prueba observacional de la teoría de Albert Einstein.

Mercurio comparado en tamaño con la Tierra y la Luna.

 

La superficie de Mercurio

La densidad de Mercurio s la segunda más grande de todo el sistema solar, 5.430 kg/m3 y contiene un enorme núcleo metálico del tamaño de la mitad del planeta Marte. La superficie de Mercurio está cubierta por completa de cráteres como la Luna. Muchos de estos cráteres, se alisan en su interior y parecen mostrar un pasado geológico activo en el planeta con ríos de lava en la época temprana y activa del planeta. Algunos de los cráteres de Mercurio son inmensos, como la gigantesca región de Caloris Basin de 1550 km de diámetro (el mayor cráter del Sistema Solar) que presenta estructuras radiales desde su centro hasta el punto opuesto del planeta donde se encuentra una región de terrenos caóticos. Otros son extraños como Pantheon Fossae, con forma de araña en su tela. Así mismo el planeta está repleto de grietas de contracción que muestran como en el pasado fue un planeta de mayor tamaño contraído con el paso del tiempo al perder su calor interno dejando una superficie con múltiples cicatrizes que atraviesan muchos de los cráteres más antiguos.


Mercury_craters

Cráteres de Mercurio: A la izquierda la región de Caloris Basin, a la derecha arriba la región caótica en sus antípodas, a la derecha abajo Panteon Fossae: el cráter de la araña.

 

Observar Mercurio

Mercurio resulta difícil de observar. Al estar tan cerca del Sol no se separa nunca de él en la observación visual y solo es posible observarlo poco después del anochecer y muy poco antes del amanecer sobre el horizonte. Algunas culturas antiguas avanzadas en astronomía ni siquiera lo descubrieron. Hoy en día continúa siendo un objeto poco estudiado por su localización interior dentro del Sistema Solar. Resulta relativemente sencillo enviar una sonda hacia el interior del Sistema Solar pero resulta extremadamente difícil “frenar” la sonda cerca de Mercurio y conseguir que se situe en órbita del planeta. En los años 70 una sonda norteamericana: Mariner 10 realizó un sobrevuelo de Mercurio mostrando un mundo pequeño y rocoso plagado de cráteres y en cuya superficie, como en la Luna, se mostraban las cicatrices dejadas por su formación. En ocasiones sin embargo, la órbita de Mercurio se alinea tan perfectamente con la terrestre que es posible observar el disco de Mercurio “transitar” por delante del Sol ensombreciendo una minúscula porción de éste. Observaciones con telescopios solares permiten disfrutar de estos tránsitos de Mercurio semejantes a los utilizados para descrubrir y caracterizar exoplanetas.

 


Mercurio visto por la sonda Mariner 10Transito de Mercurio observado por el Solar Optic Telescope (SOT)

Mercurio visto por la sonda Mariner 10 (izquierda) y tránsito de Mercurio del año 2008 (derecha).

 

Messenger en Mercurio

Las fotografías obtenidas de este mundo lo muestran como un objeto rocoso lleno de cráteres semejante en muchos aspectos a nuestra Luna. Desde hace algo más de un año, y por primera vez desde el comienzo de la exploración espacial, una sonda espacial norteamericana: la sonda Messenger está en órbita de este misterioso y cálido mundo realizando importantes descubrimientos que nos ayudan a entender no solo cómo es este planeta interior, sino también cómo se formó. El nombre de la sonda MESSENGER es un acrónimo complicado en inglés (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging) pero representa el papel mitológico asignado por los antiguos romanos y griegos al Dios Mercurio. Dado que el planeta se mueve tan rápidamente por el cielo atraído por la gravedad del Sol se le otorgó el nombre del alado mensajero de los dioses.

 
La sonda Messenger fue lanzada en agosto de 2004 con el objetivo de estudiar el planeta más interior del Sistema Solar. En el caso de Messenger fue necesario contar con la gravedad de Venus y la Tierra para hacer descender la velocidad de la nave además de hacer tres sobrevuelos sobre Mercurio (en enero del 2008, octubre del mismo año y septiembre del 2009). Finalmente el 18 de marzo de 2011 la sonda Messenger se situó en órbita del planeta Mercurio.

 


Mercury_Science

La prestigiosa revista Science ha publicado ya dos números especiales sobre los descubrimientos realizados por Messenger en Mercurio dando idea del interés que despierta este mundo lleno de enigmas.

Los enigmas de Mercurio

Hoy en día quedan importantes preguntas sin responder sobre Mercurio y su geología. Con misiones espaciales como Messenger se pretente determinar la composición química de la superficie del planeta, su historia geológica, la naturaleza de su misterioso campo magnético (que debiera no estar presente y sin embargo existe), la estructura interna del planeta e incluso la abundancia de elementos químicos ligeros en su superficie y de agua en el interior de algunos de sus cráteres en sombra. En pocos años la misión espacial de la Agencia Espacial Europea: Bepi-Colombo partirá hacia Mercurio intentando encontrar respuestas que iluminen los misterios de nuestro vecino cercano al Sol.

 
Enlaces externos:
Sonda Messenger
La superficie de Mercurio en Google Earth
Fotografías amateur de Mercurio (Blog del Navegante)
 
 

Conjunción Venus, Júpiter con la Luna

En algunas ocasiones, para algunas personas afortunadas, diríase que solo si los hados son propicios, se produce una alineación de intereses entre su trabajo y sus aficiones. Tal es el caso de muchos astrónomos profesionales que comenzaron su andadura en el mundo de la afición a la astronomía. También es el caso de astrónomos que con el paso del tiempo se aficionan a la fotografía. En mi caso la astronomía me llevo a la fotografía pero conozco a gente que ha experimentado el periplo contrario: Ser grandes aficionados a la astronomía y empezar a interesarse por la fotografía del cielo nocturno y la astronomía. No es de extrañar que ambas aficiones estén tan relacionadas pues ambas consisten en capturar la luz y plasmarla en ciencia o arte. Efectivamente el cielo nocturno nos ofrece espectáculos diversos a lo largo del año que excitan nuestra curiosidad científica y la creatividad artística. Estos días se ha producido una hermosa conjunción planetaria entre Júpiter y Venus. Ambos son planetas tan brillantes que cuando se encuentran cerca entre sí en el cielo nocturno resulta difícil no mirarlos detenidamente. Aunque esta conjunción se ha prolongado durante todo el mes de marzo estas última semana ha habido un detalle extra agradable pues la presencia cercana de la Luna ha dotado a ambos planetas de una espectacularidad única mostrando tres de los objetos más brillantes del cielo nocturno visibles en un solo golpe de vista.

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Conjunción solar y luz cenicienta de la Luna junto con la cúpula del telescopio docente de la Escuela de Ingeniería de la UPV/EHU en Bilbao.

Las imágenes superiores muestran la conjunción planetaria observada desde la terraza de la Escuela de Ingeniería de Bilbao que alberga un observatorio astronómico dedicado a la docencia de la astronomía. Durante la conjunción alumnos de la Facultad de Ciencias de la UPV/EHU observaban en detalle la Luna, Venus y Marte con uno de sus telescopios. En las fotografías mostradas arriba se observa también un fenómeno curioso asociado a la Luna. Cuando nuestro satélite está creciente o menguante, si se observa con detalle, se puede ver la zona nocturna de la Luna débilmente iluminada por el reflejo de la luz solar en nuestro propio planeta. Este tipo de luz lunar se conoce como luz cenicienta y puede ser capturada por cámaras convencionales. Las fotografías aquí mostradas fueron capturadas utilizando una reflex digital de bajo coste y un trípode.
 

Naturalmente al ser este un blog en el que normalmente hablo de ciencia no puedo resistirme a incluir un diagrama que muestra como la conjunción está causada por un efecto de perspectiva en el que Venus (muy cercano a nosotros estos días) se visualiza cerca de Júpiter (muy lejano, acercándose al otro lado del Sol en su órbita). El siguiente diagrama muestra la posición relativa de los planetas interiores y Júpiter el día 27 de marzo de 2012.

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El Sistema Solar visto en perspectiva. Las alineaciones planetarias corresponden a momentos en los que las posiciones de los diferentes planetas están cerca de una misma línea recta.

Hay que destacar las enormes posibilidades que estos fenómenos astronómicos dan a los aficionados a la fotografía. Diferentes fotógrafos de todo el mundo han plasmado esta alineación planetaria con el gusto y el mimo que tienen los artistas. De las numerosas galerías que se encuentran disponibles en internet me permitiré recomendar tan solo dos: la galería fotográfica sobre la conjunción de mi buen amigo Javier Alonso, que hace algunos años introdujo en mí el virus de la afición a la fotografía y muestra la conjunción en bellos paisajes de la costa vasca y una galería general más internacional en el foro Starship Asterisk. Para muestra una de las fantásticas fotografías de Javier.

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La conjunción fotografiada desde la costa vasca por Javier Alonso Torre.

 
Enlaces:
La naturaleza habla – Blog fotográfico de Javier Alonso Torre.
Starship Asterisk Gallery: Moon-Jupiter-Venus Conjunction

 
 

El cielo profundo

La observación del cielo nocturno desde un lugar alejado de la gran ciudad, con un cielo desprovisto de contaminación lumínica, en una noche tranquila de cielo despjado, en una noche sin Luna o donde está esté cerca de estar en su fase de luna nueva, muestra un par de miles de estrellas estrellas observables por el ojo entrenado del aficionado a la astronomía. Con un pequeño telescopio o incluso con unos binoculares el número de estrellas visible se dispara pero empiezan a surgir también objetos ténues, difusos casi fantasmagóricos visibles capaces de ser confundidos con nubes tenues y extremadamente fines. Se trata de nebulosas, objetos de muy diferente origen físico pero caracterizados como objetos tenues y extensos dificiles de ver por el ojo desentrenado. Entre estas nebulosas se encuentran los 100 objetos más hermosos del cielo nocturno. A estos objetos ténues los llamamos en su conjunto el cielo profundo, pues muchos de estos objetos astronómicos extensos están muy lejos de nosotros.

 

Tesoros del cielo nocturno

Algunos de estos objetos son galaxias como M31: la nebulosa de Andrómeda que aparece como una estrella tenue de luz difusa cuyo entorno brilla débilmente. Otros son regiones de formación estelar como M42: la nebulosa de Orión; lugar en el que inmensas masas de gas y de polvo se están contrayendo para dar lugar a la formación de centenares de estrellas algunas de las cuales ya están formadas e iluminan el espectáculo de su formación. Otros de estos objetos nebulosos son grupos de estrellas, centenares o centenares de miles de ellas juntas en un espacio muy pequeño formando un cúmulo globular, un auténtico satélite de nuestra propia galaxia.

El cielo profundo desde Bilbao

Objetos del cielo profundo capturados por los telescopios del Aula Espazio desde Bilbao. De izquierda a derecha y de arriba a abajo: M13, el gran cúmulo globular de la constelación de Hércules con más de 300.000 estrellas rojizas; M3, un cúmulo globular de los más impresionantes de nuestra galaxia situado en la constelación de Canes Venatici; M57, la nebulosa del anillo en la constelación de Lira mostrando los restos de las capas exteriores de una estrella central moribunda; M42, la gran nebulosa de Orión constituye la región de formación estelar activa más cercana al sistema solar y se encuentra a una distancia de tan solo 1350 años luz; M33 y M31 dos de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea.


 

El catálogo Messier

El Catálogo Messier fue la primera lista de estos objetos “nebulares” constando de 110 objetos astronómicos recopilados por el astrónomo francés Charles Messier y publicado entre 1774 y 1781. Messier había llegado a la astronomía como un consumado dibujante capaz de dibujar los elaborados mapas celestes de la época. En efecto, era costumbre que se superpusieran en las cartas celestes y mapas de observación elaboradas recreaciones artísticas de las figuras mitológicas de las diferentes constelaciones. Poco a poco Messier fue convirtiéndose en un diestro observardor. Preparándose para la llegada del cometa Halley prevista para 1758 y cuya confirmación demostraría las leyes de gravitación de Newton Messier observaba el cielo con asiduidad. Observó para su sorpresa que había varias figuras nebulosas en puntos fijos de diferentes constelaciones que podían confundirse con cometas. En 1764 años después de la llegada del Halley al descubrir más y más de estos objetos nebulosos decidió hacer un catálogo de ellos inicialmente para evitar que otros astrónomos pudieran confundirlos con cometas. Más tarde fue incorporando también todo tipo de objetos difusos aunque no pudieran ser confundidos con cometas como las Pléyades dando un gran paso en el avance de la astronomía. El catálogo contiene físicamente muy diversos: desde restos de supernovas como M1 (la nebulosa del cangrejo), nebulosas planetarias, cúmulos de estrellas y galaxias cercanas. También contiene algunos grupos de estrellas más conocidos como M45: Las Pléyades.

En cualquier caso no es este el conjunto completo de objetos nebulosos que puede observarse. Se trata de una lista parcial de los objetos observables desde el hemisferio norte con los telescopios de finales del siglo XVIII y existen catálogos más modernos como el catálogo: NGC (New General Catalogue) con unos 7800 objetos. Las observaciones con telescopios modernos permiten explorar el origen de estos objetos tan diversos observándolos con tipos de luz a los que el ojo humano es insensible como el infrarrojo el ultravioleta mostrando la evolución de estos objetos y permitiéndonos aprender de la riqueza de la naturaleza.

Dos de los objetos más populares del catálogo: M1 (la nebulosa del cangrejo; los restos de la explosión de una supernova acaecida en 1054 y situada tan solo a 6500 años luz) y M31 (la nebulosa de Andrómeda, la galaxia gigante vecina de la Vía Láctea).

 

El cielo ultraprofundo

Observando con telescopios aun más potentes podemos recoger la luz de galaxias increíblemente distantes. La imagen inferior muestra una región del cielo casi desprovistas de estrellas. Fue elegida por ello para obtener una imagen de larguísima exposición utilizando el telescopio más preciso del mundo: El telescopio espacial Hubble. El resultado es lo que se conoce como el campo “ultraprofundo”, una pequeña muestra del “cielo ultrapofundo” que podríamos ver desde fuera de nuestra propia galaxia. Este campo visual está compuesto por miriadas de objetos brillantes cada uno de los cuales es una galaxia con literalmente decenas de miles de millones de estrellas.

Hubble Ultra deep field

El cielo ultraprofundo observado por el telescopio espacial Hubble. La ampliación de algunos detalles en la derecha muestra como cada uno de estos objetos es una galaxia lejana. La imagen izquierda es una pequeña subsección de lo que se ha llamado como El campo ultraprofundo del Hubble que pone de manifiesto la pequeñez de nuestra galaxia en el contexto del Universo observable.


Esta imagen muestra el universo juvenil con tan solo 800 millones de años y la luz de estas galaxias ha estado viajando 13.000 millones de años para alcanzarnos. La enorme cantidad de galaxias visible recuerda aquellas frases de Carl Sagan en su obra Cósmos al hablar del inmenso océano cósmico que representa el Universo y el pequeñísimo punto azul pálido que constituuye nuestro mundo.
 
Enlaces recomendados:
Lista de objetos Messier – Wikipedia
Fotografías de objetos Messier por aficionados
 
Bibilografía:
– Catálogo Messier, Jose Luis Comellas. Ed. Equipo Sirius, 1995.
 
 

Vida en el Universo

En el post anterior hablaba de los descubrimientos en los últimos años de planetas orbitando estrellas cercanas considerados como potencialmente habitables, es decir, planetas a la distancia adecuada de sus estrellas para que su superficie pueda tener en la actualidad agua líquida, el ingrediente fundamental para la vida. El estudio de la vida en el Universo se ha extendido en las últimas décadas en un campo científico interdisciplinar entre la astrofísica y la biología que ha acuñado el término de astrobiología y se ocupa de cuestiones muy diversas que van desde la definición de qué es la vida a el origen de la vida en la Tierra o las posibilidades de su desarrollo en otros mundos.

 

La química de la vida y la nucleosíntesis estelar

 
La química de la vida es la química del carbono, actuando el agua como disolvente capaz de transportar moléculas de un lugar a otro. Los elementos químicos más utilizados por los organismos biológicos son Carbono, Oxígeno, Nitrógeno e Hidrógeno que se combinan entre sí junto con algunos pocos elementos más para formar moléculas orgánicas básicas (como aminoácidos y azúcares que pueden encontrarse en algunos cometas y pueden formarse libremente en el frío espacio) y luego estructuras mucho más complejas como proteínas y enzimas capaces de desarrollar una química compleja capaz incluso de permitir que algunas moléculas se repliquen. Aunque la ciencia ficción ha tratado otras posibles formas de vida basadas en elementos químicos distintos, los biólogos y los químicos no parecen estar de acuerdo argumentando a favor de las propiedades únicas de los átomos de carbono y las moléculas de agua.

Quimica de la vida

Tabla periódica mostrando los elementos químicos necesarios para la vida. Entre ellos los más abundantes y esenciales son los átomos de carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (CHON).

 
Afortunadamente el carbono y el oxígeno se encuentran entre los elementos químicos más abundantes del Universo siendo producidos fácilmente en el interior de estrellas comunes de baja masa. Los átomos más pesados (como el hierro y todos los elementos de mayor número atómico) solo son procesados en las etapas finales de la vida de estrellas muy masivas que explotan como supernovas dispersando sus elementos químicos en su entorno y favoreciendo la formación de nuevas estrellas enriquecidas en polvo y elementos pesados capaces de transformarse en planetas y quizás en seres vivos.

Nucleosintesis estelar

Versión coloreada de la tabla periódica mostrando el origen de los diferentes elementos químicos en diferentes tipos de estrellas. La imagen derecha muestra una supergigante roja (la estrella V838 Monocerotis) en expansión al final de su vida nutriendo su entorno de átomos adecuados para la formación planetaria.

 

El origen de la vida en la Tierra

 
Entre las rocas más antiguas que podemos encontrar en nuestro planeta hay formaciones rocosas asociadas a la presencia de grandes colonias de bacterias denominadas estromatolitos cuya edad puede datarse y que muestran ser muy antiguas. Se sabe que la vida en nuestro planeta es muy antigua surgiendo hace 3500-3700 millones de años (nuestro planeta tiene 4560 millones de años de edad). Esta fecha es interesante ya que concuerda con el fin de los grandes impactos de meteoritos e incluso protoplanetas que sufrió nuestro planeta en las etapas finales de su formación. Se estima que estos impactos podían ser tan energéticos como para evaporar los océanos y eliminar la atmósfera de nuestro mundo hasta unos 200 millones antes del momento más antiguo en el que tenemos evidencias de formas de vida microscópicas en nuestro planeta. Testimonio de esos impactos y de las elevadas temperaturas de nuestro mundo en esa época son los mares de la Luna, auténticos lagos de lava formados en esa periodo de impactos cataclísmicos a los que se ha dado en llamar bombardeo tardío intenso y durante el cual no pudo surgir la vida. Sin embargo, esos impactos pudieron ser fundamentales a la hora de aportar el agua a nuestro mundo e incluso moléculas orgánicas complejas como aminoácidos. En un mundo prebiótico esos componentes orgánicos se acumularían y estarían disponibles para su utilización por las primeras formas de vida con un metabolismo mucho más sencillo que el moderno.

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Estromatolitos en Australia (izquierda), corte en sección de una de tales rocas mostrando su estructura sedimentaria (arriba), microfósil de cianobacteria en formaciones semejantes algo más modernas (abajo).

 

La cuna de la vida

 
Ahora bien, aunque conocemos bastante bien el contexto físico de nuestro planeta en aquella época: un mundo cálido con una atmósfera de CO2 y N2 con grandes océanos y elevada actividad volcánica, es muy difícil investigar el origen biológico de algo tan complejo como la vida. Por ejemplo, la herencia genética del ADN se transcribe en una molecula más sencilla, el ARN que forma proteínas y las enzimas necesarias para poder duplicarse; pero no ha sido posible explicar como se pudieron formar estos mecanismos tan complejos. Para algunos científicos es un problema irresoluble, para otros resulta tentador pensar que las leyes de la química y la física conducen al desarrollo de una complejidad química tan elevada que permite el desarrollo de la vida.

ADN y ARN

Estructura esquemática del ARN y el ADN con su estructura de doble hélice. A la derecha se ve una representación de la transcripción de ADN en ARN en la que el ADN se desdobla y uno de sus lados es utilizado por una enzima adecuada como un model a partir del cual se genera una molécula de ARN mensajero con las instrucciones necesarias para formar nuevas protéinas.

 

El arbol de la vida

 
Sabemos, eso sí, que todas las formas de vida terrestres contienen un antepasado común. Desde los seres humanos a las más humildes bacterias todos los organismos terrestres compartimos una misma molécula para almacenar nuestra información genética: el ADN, una misma herramienta para transformar esta información en proteínas: el ARN, una misma molécula para transportar energía dentro de la célula, el ATP y un mismo código de instrucciones en estas moléculas que transforma una determinada secuencia de ADN o ARN en una proteina determinada en cualquier organismo. Este libro de instrucciones de la vida, que la ciencia comenzó a leer con el descubrimiento de la estructura del ADN en 1953 permite de hecho que podamos intercambiar genes con otros organismos por ejemplo al ser infectados por virus. Pero estas moléculas biológicas son extremadamente complicadas y no sabemos como pudieron ensamblarse a partir de materiales orgánicos inertes como aminoácidos, fosfatos y otros elementos en una Tierra primitiva sin organismos vivientes. En cualquier caso, gracias a la secuenciación del ADN se conoce con bastante precisión la relación entre diferentes organismos y como estamos emparentados con otros géneros de organismos. La figura siguiente muestra una representación clásica en forma de árbol de la vida

El árbol de la vida

Estructura genética de las relaciones entre diferentes géneros de organismos en la Tierra. Los tres principales grupos son bacterias, arqueas y eucariotas (células con un núcleo en el que el material genético se encuentra separado del resto de la célula). La mayor variedad de organismos vivientes está entre las bacterias y no entre los organismos superiores. Los análisis genéticos muestran un amplio rango de transferencia de genes entre bacterias y eucariotas sencillas e hibridación entre especies alejadas genéticamente.

 

Ampliando las fronteras de la ciencia

 
Así pues resulta difícil evaluar si la vida como fenómeno natural surge de una manera sencilla en un planeta una vez se encuentran todos los ingredientes dispuestos o si por el contrario se trata de un proceso muy complicado. Si lo supiéramos podríamos determinar si somos una curiosidad cósmica o una más entre las posibles formas de vida del Universo. Ambas posibilidades aparecen totalmente opuestas para algunos de sus partidarios: La vida como algo muy difícil de surgir en una Tierra rara o la vida como un imperativo de la naturaleza (una visión desarrollada por científicos como el premio nobel de fisiología Christian de Duve) o la existencia de un determinismo biológico (las ideas de Robert Shapiro). Y sin embargo, podríamos estar cercanos a resolver esta pregunta fundamental: bastaría con encontrar otras formas de vida en el Universo o con los avances modernos en la investigación biológica sobre el origen del ADN y el ARN. Así pues nos encontramos en un momento clave de avance constante en un fascinante campo en el que astrofísicos, biólogos o químicos tienen muchas cosas que decir.

 
Referencias:
– ADN: El secreto de la vida, James D. Watson, 2003
– Vital Dust, The origin and evolution of life on Earch, Christian de Duve, 1994.