Investigadores han encontrado una nueva forma de medir la atracción de gravedad en la superficie de una estrella

Para estrellas distantes con planetas orbitándolas, esta información gravitacional es clave para determinar si alguno de esos planetas puede albergar vida.

el nuevo método es descrito en un estudio publicado hoy en Science Advances. El estudio fue dirigido por Thomas Kallinger de la Universidad de Viena, e involucró a Jaymie Matthews, Profesor de UBC, así como a astrónomos de Alemania, Francia y Australia.

Conocer la gravedad de la superficie de una estrella es esencialmente comocer cuánto pesarías en esa estrella. Si las estrellas tuviesen superficies sólidas en las cuales fuese posible estar de pie, entonces tu peso podría cambiar de estrella en estrella. El Sol es más caliente que un sauna, pero no esperes perder peso ahí. Pesarías 20 veces más que en la Tierra. Un estrella gigante roja (el futuro lejano de nuestro Sol) tiene una atraccíón mucho menor en su superficie, así que serías 50 veces más ligero.

El nuevo método permite a los científicos medir la gravedad superficial con una precición de aproximadamente 4%, para estrellas muy lejanas y muy tenues para aplicar técnicas convencionales. Desde que la gravedad superficial depende de la masa de la estrella y el radio (tal como tu peso en la Tierra depende de su masa y el radio), esta técnica va a permitir a los astrónomos una mejor calibración de masas y tamaños de estrellas distantes. Va a jugar un rol emocionante en el estudio de planetas más allá del Sistema Solar, tantos tan distantes que incluso las propiedades básicas de las estrellas que orbitan no pueden ser medidas con precisión.

"Si no conoces la estrella, no conoces el planeta," dijo el co-autor del estudio, Jaymie Matthews, Profesor de UBC. "El tamaño de un exoplaneta es medido relativamente de acuerdo al tamaño de su estrella. Si encuentras un planeta orbitando una estrella que piensas es como el Sol, pero realmente es una gigante, puedes haberte engañado a tí mismo en pensar que habías encontrado un planeta habitable como la Tierra. Nuestra técnica puede distinguir cuán grande y brillante es la estrella, y si un planeta a su alrededor es del tamaño y temperatura correcta para tener océanos de agua, y tal vez vida."

La nueva técnina llamada Función de Autocorrelación de Escala de Tiempo, o Técnica de Escala de Tiempo, más corto, utiliza sutíles variaciones en el brillo de estrellas distantes grabadas por satélites tales como MOST de Canadá y las Misiones Kepler de la NASA.

Satélites espaciales futuros van a cazar planetas en las "Zonas Goldilocks" de sus estrellas. No muy calientes, no muy frías, pero a la temperatura correcta para océanos de agua líquida y tal vez vida. Futuros estudios de exoplanetas van a necesitar la mejor información posible acerca de las estrellas que buscan, si van a caracterizar correctamente cualquier planeta que encuentren.

"La técnica de Escala de Tiempo es simple, pero poderosa herramienta que puede ser aplicada a los datos de estas investigaciones para ayudar a comprender la naturaleza de las estrellas como nuestro Sol y para ayudar a encontrar otros planetas como la Tierra," dijo Kallinger, el líder del estudio. 

Nuestro primer vistazo de Ceres

En primavera de 2015, la misión Dawn de la NASA, viniendo de la parte de atrás luego de explorar el asteroide Vesta, entró en órbita alrededor del planeta enano Ceres, e inmediatamente encontró un puzzle para la sonda espacial.

Mientras Dawn se acercaba a Ceres, que es el cuerpo más grande en el Cinturón de Asteroides, y comenzó a tomar imágenes de baja resolución, rápidamente fue motable que un punto en la superficie de Ceres era mucho más brillante que sus alrededores. Incluso después de que Dawn entró a la órbita el 6 de Marzo de 2015 y circuló cada vez más cerca a medida que pasaba el tiempo, las preguntas permanecieron entremedio. El punto brillante finalmente eran varios grupos de manchas brillantes esparcidas entre varios cráteres, siendo encontrada la mayor concentración dentro del cráter de 90 kilómetros de diámetro, Occator.

Contrario a una hipótesis anterior, los punto brillantes no son tan reflectivos como para ser hielo de agua, así que, las ideas de los científicos sugieren como posible explicación que sean depósitos de sal, a pesar de que, si es sal,  la pregunta es como llegó ahí sigue siendo un misterio que va a hacer ruido este 2016.

Impresionante sobrevuelo de Cassini entre los géiseres de Encélado

En poco más de un año se cumplirán dos décadas desde su lanzamiento y hemos de reconocer que se nos están acabando los adjetivos grandilocuentes para calificar la increíble labor que la Sonda Cassini está realizando en las proximidades del gran Saturno. Una pequeña nave que casi a diario nos sorprende con toneladas de datos e imágenes fascinantes procedentes de una de las regiones más interesantes de nuestro Sistema Solar.

No obstante, de las miles de fotografías que Cassini nos ha enviado durante todo este tiempo, las que se han publicado en esta última semana son especiales por varios motivos. En primer lugar porque nos ofrecen una vista privilegiada de la superficie y sobre todo de los géiseres de Encélado, y en segundo porque con este sobrevuelo Cassini se convierte en la primera sonda que atraviesa materialmente los chorros de material que la luna de Saturno expulsa por esos geiseres.

Desde el fugaz paso de las sondas Voyager por el sistema de lunas de Saturno allá por los años ’80 los científicos intuían la existencia de grandes géiseres en Encélado, sin embargo no pudimos confirmarlos realmente hasta la llegada de Cassini, así que resulta muy conveniente que haya sido esta misma sonda la primera en atravesarlos directamente en un sobrevuelo a tan solo 49 kilómetros de distancia de la superficie de la luna.

Encélado es uno de los destinos más codiciados por cualquier científico, en especial por los astrobiólogos, por ser uno de los lugares del Sistema Solar con más elementos de interés para la búsqueda de vida.

Gracias a los datos recogidos por la sonda hace 8 años conocimos el origen de estos géiseres en el hemisferio sur de Encélado: Proceden de grandes fracturas en la superficie helada del satélite que, por su forma, son conocidos como “Rayas de tigre”

Hace tan solo unas semanas, en septiembre de este mismo año, la noticia volvía a saltar en Encélado ya que NASA, analizando los datos más recientes de Cassini, confirmaba que bajo la gélida costra blanca superficial, esta luna de Saturno escondía un gigantesco océano global que se extiende por todo el interior de Encélado.

El material de esa gran capa líquida interna escapa a través de las fracturas en su superficie y forma grandes chorros que se alzan a cientos de kilómetros de altura. Cassini ha atravesado esta semana estos géiseres y ha recogido datos sobre la composición de los materiales expulsados que no solo contienen agua sino también elementos orgánicos como metano o dióxido de carbono.

Lamentablemente Cassini no cuenta con los instrumentos necesarios para determinar si estos compuestos orgánicos son de origen geológico o biológico (la sonda no fue ideada para esa tarea) por lo que cada vez se hace más interesante el diseñar una misión específica para Encélado.

Ondas misteriosas hacen carreras en un disco de formación de planetas

Usando imágenes del Very Large Telescope de ESO y del telescopio espacial Hubble de la NASA y la ESA, los astrónomos han descubierto estructuras nunca antes vistas en un disco de polvo alrededor de una estrella cercana. Las veloces formas parecidas a ondas detectadas en el disco de la estrella AU Microscopii, no se parecen a nada que se haya visto, o incluso predicho, con anterioridad. El origen y la naturaleza de este fenómeno suponen un nuevo misterio que los astrónomos deberán resolver. Los resultados se publican en la revista Nature el 8 de octubre de 2015.

AU Microscopii, o AU Mic, para abreviar, es una joven estrella cercana rodeada por un gran disco de polvo. Estudiar estos discos de desechos pueden proporcionar valiosas pistas acerca de cómo se crean los planetas, ya que estos se forman en estos discos.

Los astrónomos han estado buscando cualquier cosa que sugiriera la presencia de zonas grumosas o deformadas en el disco de AU Mic, ya que tales signos pueden indicarnos  la ubicación de posibles planetas. Y en 2014, gracias a las capacidades del nuevo instrumento SPHERE de ESO (instalado en el Very Large Telescope), con gran capacidad para hacer imágenes de alto contraste, descubrieron algo insólito.

"Nuestras observaciones han mostrado algo inesperado," explica Anthony Boccaletti del Observatorio de París (Francia), autor principal del artículo científico. "Las imágenes de SPHERE muestran un conjunto de características inexplicables en el disco que tienen una estructura en forma de arco o de onda, algo totalmente diferente a todo lo que se había observado antes".

Las nuevas imágenes muestran cinco arcos en forma de onda a distancias diferentes de la estrella, que recuerdan a ondas en el agua. Tras detectar este fenómeno en los datos de SPHERE, el equipo recurrió a imágenes anteriores del disco tomadas en 2010 y 2011 por el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA, para ver si también era visible en ellas. No sólo fueron capaces de identificar las ondas en las anteriores imágenes del Hubble, sino que también descubrieron que había cambiado con el tiempo. Resulta que estas ondas se mueven, ¡y muy rápido!

"Reprocesamos imágenes de los datos de Hubble y al final obtuvimos información  suficiente como para seguir el movimiento de este extraño fenómeno durante un período de cuatro años”, explica el miembro del equipo Christian Thalmann (ETH Zúrich, Suiza). “Haciendo esto, descubrimos que los arcos se están alejando de la  estrella ¡a velocidades de hasta  40.000 kilómetros por hora!”.

Las ondas más alejadas de la estrella parecen moverse más rápidamente que las que están más cerca. Al menos tres de las formas de arco se están moviendo tan rápido que bien podría estar escapando de la atracción gravitatoria de la estrella. Unas velocidades tan altas descartan la posibilidad de que se trate de un fenómeno característico de un disco convencional causado por objetos, como planetas, que perturban el material del disco mientras que orbitan la estrella. Debe haber habido algo más involucrado para generar esa velocidad en las ondas y hacer que se muevan tan rápidamente, lo que significa que son una señal de algo verdaderamente inusual.

"Todo lo relacionado con este hallazgo es bastante sorprendente", comenta el coautor Carol Grady, de Eureka Scientific (EE.UU.). "Y dado que nada de esto ha sido observado o predicho teóricamente con anterioridad,  sólo podemos hacer hipótesis sobre de qué se trata, qué estamos viendo y cómo surgió”.

El equipo no puede decir con certeza qué causó estas misteriosas ondas alrededor de la estrella. Pero han considerado y descartado una serie de fenómenos para explicarlo, incluyendo la colisión de dos objetos raros y masivos parecidos a asteroides liberando grandes cantidades de polvo y ondas espirales provocadas por inestabilidades en la gravedad del sistema.

Pero hay otras ideas que han tenido en cuenta y que parecen ser más prometedoras.

“Una explicación para la extraña estructura las relaciona con las llamaradas de la estrella. AU Mic es una estrella con alta actividad en cuanto a fulguraciones — a menudo desprende enormes y repentinas ráfagas de energía desde o cerca de su superficie”, explica el autor Glenn Schneider, del Observatorio de Steward (EE.UU.). "Una de esas llamaradas quizás pudo haber disparado algo en uno de los planetas — si es que hay planetas —, como una extracción violenta de material que ahora podría estar propagándose a través del disco, propulsado por la fuerza de la llamarada”.

"Es muy satisfactorio que SPHERE haya demostrado para ser muy capaz en el estudio de discos como este en su primer año de operación," añade Jean-Luc Beuzit, coautor del nuevo estudio que también dirigió el desarrollo del instrumento SPHERE.

El equipo planea seguir observando el sistema AU Mic con SPHERE y otras instalaciones, incluyendo ALMA, para tratar de entender qué está sucediendo. Pero, por ahora, estas curiosas ondas siguen siendo un misterio sin resolver.

Cómo el pato obtuvo su cuello: Rápidos cambios de temperatura de su auto-sombreado puede explicar la inusual actividad y forma de 67P

Cuando Rosetta se acercó al cometa Churyumov-Gerasimenko el verano pasado, su forma y actividad fueron sorprendentes. Se veía como dos cometas soldados por un pequeño cuello. Peor sorprendente fue también para los investigadores del cometa que la actividad parecía originarse dentro de su cuello.

Aquí está la razón de tal sorpresa. La animación fue producida para la selección del sitio de aterrizaje de Philae, y muestra como la superficie del cometa estaba de día en ese momento. Las áreas rojas son continuamente iluminadas, así que son calientes. La actividad del cometa tiene que ver con materiales volátiles (especialmente hielos como agua y monóxiodo de carbono) siendo calentados y sublimados. Y hasta ahora las regiones más calientes del cometa - sus dos polos, un área amplia en cada lóbulo - no está haciendo jets como las áreas del cuello lo hacen. ¿Qué da?

Animación del cometa

Un nuevo paper publicado en The Astrophisical Journal por Victor Alí-Lagoa, Marco Delbo' y Guy Libourel, presenta una posible explicación. Ests científicos trabajan en modelos termofísicos - usan física para examinar cómo cambios en la temperatura se propagan por los materiales del sistema solar, e investigan qué les pasa a esos materiales a medida que su temperatura cambia.

Se preguntaron si la inusual forma del cometa podía tener algún efecto en las temperaturas registradas de un lugar a otro en su superficie. Tomaron un modelo del cometa rotando y miraron como las temperaturas de su superficie cambian a medida que sombras se proyectan en su superficie en otras partes, o reflejan la luz a zonas sombreadas, por cuatro diferentes fechas. En su modelo, encontraron que mientras el área del cuello no experimenta las temperaturas más extremas, si experimenta los cambios más extremos, donde superficies que se "hornean" bajo la luz del Sol son repentinamente sumergidas en profundas sombras, y repentinamente iluminadas nuevamente. En los dos lóbulos del cometa,  los cambios de temperatura suceden a solo unos kelvin por minuto; en la región del cuello, puede cambiar en más de 30 Kelvin por minuto.  Aquí hay uno de sus resultados del modelo - observa como ese cuello se enciende! Los lugares del cometa donde los cambios en la temperatura son más rápidos, se relacionan bien con las posiciones observadas de los jets.

¿Por qué importa el cambio de temperatura? en trabajos anteriores, Delbo' y Libourel y otros trabajadores exploraron cómo los cambios en la tempreatura causan fisuras. cambios de temperatura más rápidos producen más estrés y agrietamientos más rápidos. Grietas en un cometa pueden exponer material volátil que estaba previamente protegido del vacío del espacio. la exposición del material podría no suceder instantáneamente, pero una superficie agrietada se erosiona más rápido, así grietas acumuladas pueden romperse al pasar por el perihelio. Los autores explican: "En este caso, el hielo sería progresivamente expuesto en las partes cóncavas y estaría disponible para la sublimación cuando las temperaturas se incrementaran lo suficiente a medida que el cometa se acerque al perihelio otra vez."

Si es verdad, este escenario de agrietamiento térmico también podría explicar la forma de los lóbulos del cometa. Una pequeña concavidad inicial en la superficie - tal vez un cráter de impacto - pudo, con el tiempo, a través de la retroalimentación positiva, haber tomado la forma de un cuello que bisecta al cometa. Los autores pasan a especular que "el rápido agrietamiento térmico en las concavidades también podría explicar por qué se ha detectado hielo de agua en asteroides (24) Themis y (67) Cibeles (Campins et al 2010;. Licandro et al 2011) a distancias heliocéntricas en la que no se espera que el hielo de agua sea estable", y que el proceso puede ser bastante común en los pequeños cuerpos en el sistema solar.

Yo llevaré la especulación un poco más lejos: si un mecanismo de retroalimentación positiva ha hecho un mundo de dos lóbulos de uno solo, seguramente continuará hasta que se rompa el cometa en la mitad. Si el mecanismo es común en los pequeños cuerpos ricos en hielo, como sugieren los autores, me pregunto si esta es una manera muy rápida de desintegrarlos: golpear a tu cometa o asteroide rico en hielo con un objeto bastante grande para crear una concavidad, a continuación, ver la concavidad crecer hasta que se corta la cosa en dos, cada una de las piezas resultantes son mucho más pequeñas que el original. Es una maravilla que tengamos pequeños  mundo helados más por visitar!

Emily Lakdawalla
Planetary Society

Plutón y Nitrógeno: ¿Por qué tanto gas?

Plutón tiene bastante nitrógeno, como ha sido revelado en las recientes exploraciones de New Horizons de la NASA. Hay tanto nitrógeno atmosférico en este planeta enano que cientos de toneladas escapan al espacio cada hora, como señaló un comunicado.

Investigadores en el Southwest Research Institute en San Antonio, trabajando en colaboración con la NASA, querían saber donde se originaba todo el nitrógeno. Su publicación en esto fue aceptada para la publicación por la revista "Astrophysical Journal Letters."

"Más nitrógeno tiene que venir de alguna parte para abastecer tanto el hielo de nitrógeno que se mueve alrededor de la superficie de Plutón en ciclos estacionales, y el nitrógeno que se escapa de la parte superior de la atmósfera como resultado del calentamiento por la luz ultravioleta del Sol", dijo Dr. Kelsi Singer, coautor del estudio e investigador en SwRI, en el comunicado.

Los científicos observaron algunas posibilidades para el suministro de nitrógeno - cometas que entregan el gas a la superficie del planeta enano; cometas que hacen cráteres y excavan hasta el nitrógeno; cráteres exponiendo suficiente superficie para perforar a través de depósitos superficiales y los construyen con el tiempo, según el comunicado.

Ninguno parecía suministrar suficiente nitrógeno para adaptarse a la situación de Plutón. El científico cree, sin embargo, que la actividad geológica en el planeta enano está trayendo nitrógeno desde el interior de Plutón, señaló el comunicado.

Si bien se presentó la publicación antes de que fuesen reveladas nuevas imágenes de Plutón, esas nuevas imágenes muestran lo que parece ser el aumento de calor por debajo de la superficie del planeta, con la materia oscura que parecía recoger o brotan entre los segmentos de la corteza, de acuerdo el comunicado.

"Nuestra predicción pre-sobrevuelo, hecha cuando presentamos la publicación, es que es más probable que Plutón se abastezca activamente de nitrógeno desde su interior a su superficie, lo que posiblemente significa la presencia de géiseres en curso o criovolcanismo," dijo el Dr. Alan Stern, del SwRI, en el comunicado. "A medida que los datos de New Horizons entra, vamos a estar muy interesados en ver si esto resulta cierto."

Espectaculares nuevas fotos de PLutón y video de vuelo

El video de vuelo simulado de Norgay Montes (Montañas Norgay) y Sputnik Planum (Llanura Sputnik) de Plutón, fue creado a partir de las imágenes de mayor cercanía de New Horizons. Norgay Montes ha sido informalmente nombrado por Tenzing Norgay, uno de los primeros 2 humanos en alcanzar la cumbre del Monte Everest. Sputnik Planum es informalmente nombrado for el primer satélite artificial de la Tierra.

Video: https://youtu.be/ydU-YrG_INk

"Creo que el Sistema Solar guardó lo mejor para el final," dijo Alan Stern, investigador principal para la Misión New Horizons en un conferencia de prensa esta tarde. La nave está a un poco más de 2 millones de millas sobre el planeta enano, en gran condición y enviando imágenes y datos.

Uno de los descubrimientos más asombrosos viene directo del "corazón de Plutón," esa gran, pálida llanura con forma de corazón ahora apodada Tombaugh Regio por el descubridor de Plutón, Clyde Tombaugh. VIstas con acercamiento muestran heladas llanuras completamente carentes de cráteres, implicando una corta edad para la superficie - en el rango de los 100 millones de años o menos. 

Llanuras de Plutón se dividen en polígonos separados por valles, algunos de los cuales están alineados con materiales oscuros. Los miembros del equipo especularon que el material burbujeando desde debajo de la superficie a través de la convección - al igual que el agua se calienta en una olla viene a un hervor o gotas de cera en una lámpara de lava - podría haber construido montículos de hielo. O eso, o que podría ser "grietas de barro" creadas cuando la superficie de Plutón se contrajo. O algo completamente distinto!

Otro descubrimiento se refiere a las rayas oscuras vistas más al norte en el Sputnik Planum. Se ven como material soplado por vientos plutonianos o windstreaks. Quizás materiales orgánicos oscuros a la deriva hacia abajo desde la atmósfera fueron formadas por los vientos de Plutón, que se estiman soplan en torno a 7 millas por hora. Una hipótesis alternativa es que estamos viendo las consecuencias de volcanes activos en este pequeño mundo similares a los vistos en la luna de Neptuno Tritón.

La leve gravedad de Plutón significa que es probable que poco a poco ha estado perdiendo su atmósfera durante mucho tiempo. La luz del sol evapora el nitrógeno y otros hielos en su superficie, que luego se convierten en parte de la atmósfera. Las moléculas y los átomos están siempre en movimiento y con poca gravedad a reinar en ellos,  pueden filtrarse en el espacio exterior. Incluso antes de que eso ocurra, la luz ultravioleta del sol puede ionizar o electrificar las moléculas. Una vez ionizadas, el viento solar del Sol puede recogerlos y arrastrarlos hacia atrás en una cola.

Y, en efecto, Plutón parece tener una cola de nitrógeno. Los gases más pesados como el metano no se pierden tan fácilmente al espacio, pero cuando es tocado por los rayos UV pueden transformarse en moléculas más grandes que se desplazan lentamente hacia zonas de la superficie de Plutón y la cubren de material viscoso oscuro congelado

Científicos de la misión todavía están confundidos en cuanto a donde consiguió Plutón el calor necesario para reelaborar su paisaje en montículos, llanuras heladas y cordilleras. Una posibilidad - el planeta tiene un océano debajo de su corteza helada que se enfría lentamente a lo largo de la vida útil del sistema solar, liberando calor que derritió hielos anteriores y construyó nuevas formas de relieve.