Ones gravitacionals

Ja les va predir Einstein en la seva formulació de la teoria de la relativitat general, la que inclou la gravetat, el 1916, ara fa 100 anys. Aquest any, 2016, per primer cop ha sigut possible detectar-les. A partir d'ara ja podrem observar l'univers i la matèria que conté d'una altra forma. Fins ara ho fèiem observant les ones electromagnètiques (EM), des de les ones de ràdio fins als raigs gamma i ara ho podrem fer observant ones gravitacionals. Això implica que si abans només podíem estudiar el 5% de l'univers, ara pujarem fins el 23%, doncs podrem observar el comportament de la matèria fosca, la qual no emet cap mena d'ona EM, però sí gravitacionals.

La detecció d'aquestes ones s'ha fet a un aparell anomenat LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) que de fet són dos interferòmetres, un a Livingston i altre a Hanford als Estats Units. I són dos aparells per comparar les deteccions entre ells i eliminar possibles errors degut a petits sismes o d'instrumentació. Cada aparell, amb forma de L i amb una longitud de 4 km a cada braç, consta d'una cavitat òptica, per on circula la llum làser emesa i que en absència d'ones gravitacionals ha de trigar el mateix en fer el recorregut total tan per un braç com per l'altre i per tan, al ser una interferometria s'anul·len les ones i no es produeix cap detecció anòmala.

Ara bé, si existeix una ona gravitacional pel mig la llum es desfasa doncs un braç s'allarga i l'altre s'estira i provoca una detecció. Ens hem d'imaginar les ones com si llancéssim una pedra a l'estany provocant aquest cercles que es van propagant. Aquestes ones modifiquen la posició en l'espai de l'aigua que estava tranquil·lament plana i ara puja i baixa. Les ones gravitacionals fan una acció similar dins del teixit espai-temps que ens envolta fent que les distàncies es modifiquin per la seva acció. El nivell de variació detectat ha sigut de 10⁻¹⁹ metres. Una deumil·lèsima de cops més petit que el nucli d'un àtom.

LIGO de Hanford

Així el 14 de setembre de 2015 els dos detectors LIGO van observar una senyal i després de prop de cinc mesos més tard ho han fet públic. L'origen es situa en dos forats negres, de 36 i 29 masses solars, que ens van fondre en un de sol fa 1.300 milions d'anys i que en el darrers 20 milisegons del seu xoc van emetre tres masses solar en forma d'energia com ones gravitacionals. Ha sigut l'explosió més forta observada pels humans després del Big Bang.

Aquest esdeveniment ens obre les portes per observar l'univers amb altres ulls, els de l'espectre gravitacional, desconegut fins ara, però que caldrà anar emplenant amb noves deteccions. De fet ja existeix un segon projecte, aquest cop a l'espai, anomenat LISA Pathfinder i que es completarà amb el eLISA cap a l'any 2034.

Serà molt probable que als investigadors que han participat en aquest projecte els hi arribi el premi Nobel en no gaire temps.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 196 de l'abril de 2016

Estrelles dobles

Són les que a simple vista quan mirem el cel a ull nu semblen una sola estrella, però que quan les mirem amb prismàtics o telescopi, les podem descompondre en dues. En molt poc casos som capaços de separar les dues estrelles. Aquest és el cas d'Alcor i Mizar de la Óssa Major que ja eren utilitzades en temps dels romans com una prova de bona vista per poder ingressar a les legions si les podies arribar a veure independentment.

No totes les estrelles dobles són realment parella, molts cops les perspectives fan que estiguin visualment al tocar l'una de l'altre, però físicament estiguin molt allunyades, aquest és el cas de les estrelles dobles òptiques o visuals. En aquesta situació no existeix cap interacció gravitatòria entre elles i és pura casualitat que es vegin juntes.

Quan sí que tenen interacció gravitatòria parlem llavors de sistemes binaris, la de major brillantor sol ser la primària i l'altre la secundària. En el nostre sistema solar si el planeta Júpiter hagués aconseguit tenir deu vegades més massa, s'hagués encès com estrella i estaríem en un sistema binari d'estrelles. Potser llavors no hagués existit la vida.

Les estrelles dobles es poden classificar en quatre grups segons el tipus d'aparell necessari per a detectar-les o per les característiques de la pròpia parella, així tenim:

-Visuals, quan les podem veure amb un telescopi

-Espectroscòpiques, quan cal un espectròmetre per a resoldre-les

-Eclipsants, que poden ser de qualsevol dels dos grups anteriors, però que una estrella eclipsa a la seva companya i fa variar la serva corba de llum. També se les anomena variables.

-Astromètrica, quan no es pot separar amb telescopi, però es detecta una anomalia en el seu moviment orbital degut a la presència de la seva companya invisible.

Sistema doble Alcor i Mizar a l'Óssa Major

La primera estrella doble va ser descoberta el 1650 per l'astrònom italià Riccioli qui va separar l'estrella Mizar en dues, Mizar A i Mizar B. Altres pensen que en Galileu i Castelli el 1617 ja les van observar. Per tant aquest és un sistema, en principi triple, però finalment s'ha descobert que les dues Mizar són al seu temps dobles, així que el sistema Alcor-Mizar complet és quíntuple.

Altres estrelles dobles destacables són:

-Albireo, la principal del Cigne, la del bec, format per una estrella groga de magnitud i una de blava unides gravitatòriament.

-Algol, la segona estrella de la constel·lació de Perseu, que també es coneix com l'estrella del Diable. És un sistema binari eclipsant. Normalment és de magnitud 2,1 però cada cert temps baixa fins a 3,4 durant uns 3 dies degut a que la seva companya l'eclipsa. De fet és un sistema ternari.

-Sírius, la més brillant del cel, al Ca Major, format per una estrella blanca i una nana blanca.

Quasi el 50% de les estrelles estan formades per sistemes binaris i un 10% d'aquest són sistemes múltiples amb més estrelles. Molts sistemes tenen també planetes.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 195 del març de 2016

Mars a Tità

Aquest satèl·lit de Saturn, Tità, el més gran d'aquest planeta i el segon en la llista després de Ganímedes, satèl·lit de Júpiter. És quasi de la mida de Mart, o sigui, la meitat del nostre planeta i presenta una temperatura superficial de -180ºC i un

Tità en fals color (Sonda Cassini 2004)

a pressió 1,6 cops superior a la nostra. En aquestes condicions qualsevol presència d'aigua està obligada a presentar-se en estat sòlid.

Però la sonda Cassini (NASA) va fer posar damunt la seva superfície la nau Huyghens (ESA) el 2005. La primera trobà a la seva superfície un oceà líquid format per metà, un compost de carboni amb quatre àtoms d'hidrogen (CH₄). Ja feia temps que se sabia que tenia atmosfera, descoberta per en Josep Comas i Solà el 1908, formada bàsicament per nitrogen (95%) i metà (5%). Darrerament també s'ha descobert que posseeix un oceà intern, sota la seva superfície format per aigua i amoníac.

Més investigacions han portat als científics a descobrir que existeix a la seva atmosfera un cicle del metà que podria ser comparable al cicle de l'aigua sobre la Terra. Aquí, l'aigua líquida s'evapora per efecte del Sol, al pujar en alçada es condensa i quan troba les condicions adequades cau damunt la superfície en forma líquida de nou.

Doncs a Tità s'ha trobat que passa el mateix amb el metà. Aquest compost s'evapora a -162ºC i es congela a -182ºC en front dels 100ºC i 0ºC de l'aigua. Però com que la superfície de Tità ja hem dit es troba a uns -180ºC pot existir el metà en les tres fases diferents, sòlid, líquid i gasós. Així doncs el Sol l'evapora, es refreda a dalt de l'atmosfera de fins a 600 km i plou metà formant rius i llacs a la seva superfície. També s'ha pogut constatar que existeix un patró de circulació global de núvols a l'atmosfera i una diferència de temperatures segons la seva latitud, suficient com per a fer congelar el metà en una zona determinada i tornar-la líquida en d'altres.

És l'únic lloc del sistema solar, a més de la Terra, en que passa tot el procés sencer. Aquest descobriment ha portat a preguntar-se si seria possible que albergués vida al seu damunt. De fet les condicions en les quals es troba actualment podrien haver esta molt similars a les primigènies de la Terra, doncs a la seva atmosfera també s'han trobat altres elements com acetilè (C­₂H₂), età (C₂H₆), propà (C₃H₈), àcid cianhídric (HCN), anhídrid carbònic (CO₂), ja detectats per la sonda Voyager el 1980.

També s'ha confirmat l'existència de volcans actius que en lloc d'emetre lava, emeten aigua i diversos hidrocarburs, compostos de carboni-hidrogen, a l'atmosfera. Aquesta nova branca de la ciència és la criovulcanologia. Les investigacions continuen. Els científics volen saber si aquest cicle del metà podria donar lloc a algun tipus de vida adaptat a aquestes condicions tal com la vida es va adaptar a l'aigua al nostre planeta.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 194 del febrer de 2016

Perquè tot a l'espai és rodó?

El Sol, la Terra, la Lluna i els altres planetes i les seves llunes ... tots són esferes, quasi tot són esferes. Què passa?

La major part dels cossos que hi ha a l'espai són esfèrics, perquè? Molt fàcil, culpeu a la gravetat. Tots els àtoms d'un objecte empenyen cap el centre de gravetat però alguna força els manté apartats d'aquest punt. El resultat final és una esfera, encara que no sempre, depèn de quina massa tingui l'objecte.

Penseu en un vas amb aigua. Si poguéssiu veure les molècules movent-se, podríeu veure com intentant acomodar-se tan uniformement que provoquen que la superfície de l'aigua sigui tan suau i uniforme com observem. Imagineu un planeta fet completament d'aigua. Si no haguessin vents, podria ser perfectament llis. Les molècules d'aigua en el pol nord estarien tirant de les molècules en el pol sud. Les de l'esquerra estarien tirant cap a la dreta i així tots els punts estarien tirant cap al centre de masses i el resultat final seria una esfera perfecta.

La gravetat i la tensió superficial estiren cap el centre i les forces moleculars de repulsió marquen un límit d'aproximació. Si es pogués mantenir aquesta gota d'aigua gegantina en un ambient on no li afectés cap pertorbació, l'aigua assoliria un balanç perfecte, fet que es coneix com «equilibri hidrostàtic».

Les estrelles, planetes i llunes poden estar fets de gas, gel o roca. Si ajuntem prou massa en un volum, aquesta començarà a estirar per intentar ajuntar tota aquesta matèria en una forma que tingués el màxim perfil esfèric. Els objectes menys massius, com asteroides, cometes, i llunes petites tenen menys gravetat, per tan els hi és molt difícil aconseguir aquesta forma esfèrica.

Com se sap, la majoria d'aquests cossos celestials esmentats roten sobre un eix i encara i això no són esferes. La seva ràpida rotació els aixafa i infla per la seva meitat i els fa més amples per la zona de l'equador que pels pols. La Terra és un perfecte exemple i, per això, aquest perfil es denomina esferoide oblat.

Júpiter és encara més aixafat perquè rota a més velocitat. Un dia dura només 9,9 hores. Tot això provoca que sigui una esfera imperfecte que mesura 71.500 km a l'equador i, només, 66.900 km entre pols.

Les estrelles són similars. El nostre Sol rota lentament, per això quasi és una esfera perfecte, però hi ha estrelles que roten molt ràpidament. VFTS 102, una estrella gegant al nebulosa de la Taràntula gira 100 cops més ràpida que el Sol. Una mica més ràpid el gir i l'estrella s'esqueixaria per culpa de les forces centrípetes.

Aquest perfil d'esferoide oblat ajuda a entendre perquè hi ha tants discos aixafats per l'espai. Aquesta ràpida rotació, on les forces centrípetes superen l'atracció gravitacional crea aquest perfil. Es poden trobar discos d'acreció a forats negres, sistemes planetaris, galàxies,...

Els objectes tendeixen a formar esferes i si tenen prou massa superen les forces que ho evitarien. Però...si tenen una rotació prou ràpidament aixafaran sempre per la meitat i crearan discos.

Obtingut de: http://www.universetoday.com/112805/why-is-everything-spherical/#ixzz36lUBQC7V

Cometes

La paraula cometa prové de la grega kométes, que significa cabellera, que lliga prou amb una altra manera de denominar-los, estels amb cua.

Se'ls coneixen fa molts segles, els xinesos ja en parlaven, però la primera descripció correspon a Aristòtil en el 372 aC, encara que sistemàticament van apareixent cometes visibles a ull nu. Alguns autors calculen, que de mitjana, s'observa un per any. Potser el més conegut és el Halley del qual ja es coneix que va aparèixer l'any 467 aC.

Són astres del sistema solar que, en un principi, es va pensar que eren simples fenòmens atmosfèrics. Ara se sap que no és així, que provenen del núvols d'Oort, més enllà de Plutó, o del cinturó de Kuiper, després de Neptú, i que dintre del seu propi moviment, qualsevol pertorbació el fa caure cap el Sol en una òrbita parabòlica. El seu punt de partida també defineix si serà un cometa periòdic, d'òrbita curta (cinturó de Kuiper) o llarg (núvol d'Oort) o bé un cometa que només passarà un cop i no tornarà mai més.

Tenen diferents tipus de cues, fins a tres se'ls hi coneixen. La de gas, que segueix la direcció contrària al Sol, la de pols i la iònica, descoberta fa pocs anys. A partir del moment de la invenció del telescopi es van començar a detectar molts més i estudiar-los millor i conèixer que podien ser periòdics. El primer astrònom que s'hi va fixar va ser Edmund Halley qui va predir, el 1682, una nova aparició del cometa que porta el seu el 1758. Té un període de 76 anys.

Cometa Comiz02 – Autor: JC Casado

En qualsevol moment i amb un bon telescopi es poden observar fins a 200 cometes transitant pel cel. Darrerament els més vistos han estat el Hyakutake (1996), Hale-Bopp (1996), MaNaught (2007) i el Holmes (2007). El darrer pas del Halley va ser el 1986.

En els darrers 30 anys s'han llençats 11 sondes per a estudiar els cometes. Sis d'elles van anar dirigides a l'estudi del cometa Halley en el seu darrer pas. De la resta, les més conegudes són:

-Stardust (NASA) que el 2004 va prendre mostres de la cua del cometa Wild-2 i les va portar a terra

-Rosetta (ESA) que després de 10 anys de viatge va posar-se en òrbita del cometa Txiriumov- Geramisenko, el 2015, i va deixar a sobre del cometa la sonda Philae que encara l'està estudiant.

-Deep Impact (NASA) que el 2005 va apropar-se al cometa Temple-1 i li va llançar un projectil per estudiar el material que composava el cometa a través del material ejectat.

Alguns cometes han tingut finals visiblement tràgics, com el 73P/Schwassmann-Wachman que es va desintegrar el 1995 en diversos trossos que tornaran a passar cap el 2022. O el cometa Shoemaker-Levy 9 es va trencar en 21 parts per les forces de marea de Júpiter i va impactar de forma espectacular i visible damunt del planeta el 1994.

Aquest article està inspirat en el llibre «Aprender astronomia» (Ed. Marcombo) de Jordi Lopesino

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 192 del desembre 2015

Quin any el 2015 !

Encara que d'entrada us penseu que parlaré de l'extrema calor que ha fet aquest estiu, res més lluny de la meva intenció. Us vull parlar de tres esdeveniments excepcionals que han ocorregut aquest estiu dins del món de l'astronomia.

1- La sonda Dawn llançada per la NASA el 2007, que primer va anar a estudiar l'asteroide Vesta durant 14 mesos a partir del 2011 en que hi va arribar i que a finals del 2012 va emprendre nou viatge fins al planeta nan Ceres on aquest març del 2015 va arribar i a on es quedarà orbitant de forma definitiva. Entre les primeres imatges fetes a 46.000 km de distància s'aprecien un parell de punts blancs brillants dins les parets del volcà Occator com a més destacats, de 90 km de diàmetre i 4 km de fondària. Actualment continua prenent fotos de la seva superfície per a fer un mapa complet, on ha trobat diferències de nivell de fins a 15 km per un planeta nan 40% de la mida de Plutó i craters de fins a 160 km d'ample i 6 de fons, com l'Urvara.

2- La sonda New Horizons (NASA) llançada el 2006, va passar prop de Júpiter per agafar empenta gravitacional i va hibernar fins el gener del 2015 quan ja enfilava a Plutó. Al juliol va passar a la distància més curta, 12.500 km. Ara viatja cap el cinturó de Kuiper per a trobar-se amb l'objecte 2014MU69 de 45 km de diàmetre a on arribarà el 2019. Les fotos d'alta resolució que ens ha enviat del seu acostament al planeta nan han estat espectaculars i han entusiasmat a tota la comunitat científica.

3- El tercer esdeveniment de l'estiu i, en la meva opinió el més sensacional han estat l'aproximació de la sonda Rosetta (ESA)al cometa Txuriomov-Geramisenko on ha deixat caure, després de col·locar-se en òrbita, la sonda Philae damunt de la seva superfície.

Foto: ESA/Rosetta/Navcam

La sonda Rosetta va ser llançada des de la Guyana francès el 2004 i després de rebre assistència gravitatòria de la Terra, per tres cops, i de Mart va enfilar viatge cap el seu objectiu. En el seu trajecte també va fotografiar dos asteroides, l'Steins el 2008 i el Lutetia el 2010. Entre juny del 2010 i gener del 2014 va entrar en estat d'hibernació per estalviar energia. Després de despertar-se de nou i amb èxit va continuar la seva aproximació al cometa fins a entrar en òrbita.

El novembre va deixar caure la sonda Philae al damunt del cometa, on després de tres rebots, va quedar dipositat en una zona no gaire bona per a fer observacions. Les quals va fer durant 75 minuts abans de quedar-se sense energia. Estava a l'ombra. Posteriorment, a l'apropar-se el cometa cap el Sol i variar la seva orientació s'ha pogut recuperar i ha tornat a enviar informació. La sonda seguirà orbitant el cometa mentre s'acosta al Sol per a estudiar-lo més a fons.

Si voleu més informació us recomano la pàgina                                                 http://www.sondasespaciales.com/portada/

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 191 del novembre de 2015

Estels fugaços?

Algun cop hem vist alguna traça lluminosa travessant el cel i que no fos un avió? Si la resposta és afirmativa, segurament el que hem vist ha estat un meteor, o sigui,  un fenomen lluminós que és originat en passar ràpidament un meteoroide a través de l’atmosfera terrestre i apagar-se tot seguit, segons la definició del Diccionari de l'Institut d'Estudis Catalans. Això és el que vulgarment es coneix, de forma poc precisa, com estel fugaç. Aquesta expressió, encara que sembli més romàntica, no és tècnicament correcta.

De passada ja hem introduït una nova paraula, meteoroide. Aquest és un sòlid extraterrestre que orbita al voltant del Sol, més petit que un asteroide. Així potser ja ho tenim més clar. Una pedra més petita que un asteroide al voltant del Sol, és un meteoroide. Quan entra a l'atmosfera terrestre i s'escalfa amb la fricció i es crema produint llum és un meteor. Si no arriba cremar-se del tot i arriba fins a la superfície del planeta, l'anomenarem meteorit.

Segons la definició de la Real Societat d'Astronomia amb base a Londres, un meteoroide té unes mides entre 100 micres i 10 metres. El més normal és que tots aquestes roques amb una mida inferior a 1 metre es volatilitzen mentre travessant l'atmosfera i només arribin a terra els que la superin. Dintre d'aquest objectes també tenim el que podríem anomenar com escombraries espacials, restes de satèl·lits espacials que han acabat la seva vida útil i es desintegren al perdre alçada i fregar l'atmosfera.

Alguns cops, aquests objectes al cremar deixen una traça de fum i llum per on passen, produint també un impacte acústic o explosió, tot semblant boles de foc travessant el cel.

Altres cops, quan la Terra, viatjant per l'espai, travessa la mateixa zona per la qual abans havia transitat un cometa, que havia deixat un bon rastre de partícules, a l'atrapar-les aniran cremant quan freguin la nostra atmosfera. En aquestes circumstàncies, parlem d'una pluja de meteors, doncs poden arribar a cremar a centenars per hora, excepcionalment milers, semblant una veritable pluja.

Per saber quan ha de passar la propera pluja de meteors us recomano que consulteu la pàgina d'Astrobanyoles. A la columna del costat dret ho indica. Si el que voleu és conèixer, en general, les seves dates us aconsello que mireu una pàgina a internet, ja sigui la de Somyce o la mateixa Viquipèdia. Per saber la seva importància, sempre serà una estimació, cal buscar el valor de TZH (tassa zenital horària) que indica quan meteors s'esperen per hora.

Les Leònides, al novembre, poden donar lloc a espectaculars tempestes de meteors cada 33 anys, coincidint amb el pas del cometa Tempel-Tuttle pel periheli, que han arribat fins a 240.000 observacions, com va ocórrer el 1833. Ens caldrà esperar fins el 2031 per a comprovar-ho.

Aquest article està inspirat en el llibre «Aprender astronomia» (Ed. Marcombo) de Jordi Lopesino

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 190 de l'octubre de 2015