SIMILITUDES ENTRE EL CEREBRO Y EL UNIVERSO

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Cosmología del Universo, cerebro humano e Internet

La expansión cosmológica del Universo, el cerebro humano y crecimiento de las redes sociales de Internet tienen comportamientos asintóticos iguales.

A veces sistemas muy distintos pueden tener comportamientos muy similares. Un grupo de investigadores ha descubierto que el crecimiento del cerebro humano y otras redes complejas, como las redes sociales que se dan en Internet entre las personas, y el comportamiento cosmológico del universo están gobernados por leyes muy similares. 
Esto no significa, obviamente, que el Universo en su conjunto sea una especie de cerebro ni otras sugerencias pseudocientíficas, sino que estas equivalencias entre el crecimiento del universo y de otras redes complejas sugieren que hay leyes similares inesperadamente que gobiernan la dinámica de estos sistemas.
Mediante una simulación computacional compleja un grupo de científicos han mostrado que la red causal que representa la estructura a gran escala del Universo del espacio-tiempo en un universo acelerado por la energía oscura es un grafo que muestra similitudes muy notables con las redes sociales en Internet y con otras redes biológicas.
Según Dmitri Krioukov el hallazgo tiene implicaciones tanto en Cosmología como en la ciencia de las redes. “Hemos descubierto que el crecimiento a gran escala de las redes complejas y redes causales son asintóticamente las mismas, lo que explicaría las similitudes estructurales entre estas redes”, añade.
Según Michael Norman esto sería un ejemplo perfecto de investigación interdisciplinar que combina Física, Matemáticas y Ciencias de la Computación de un modo inesperado. “¿Quién podría haber sugerido que la emergencia a partir de un vacío cuántico de un universo con un espacio-tiempo tetradimensional tendría algo que ver con el crecimiento de Internet? La causalidad está en el corazón de ambos, así que quizás las similitudes que Krioukov y sus colaboradores han encontrado eran de esperar”, añade.
Obviamente la red que representa la estructura del Universo es astronómicamente enorme y de hecho puede ser infinita. Pero incluso si es finita la mejor suposición es que no es menor de 10²⁵⁰ átomos de espacio-tiempo. Para comparar tengamos en cuenta que el número de protones en el universo visible se estima en 10⁸⁰.
Estos investigadores consiguieron escalar esta red a un tamaño computable conservando a la vez sus propiedades. Esto se pudo hacer gracias a que se logró demostrar matemáticamente que estas propiedades no dependen del tamaño de la red para ciertas valores de parámetros como la curvatura o la edad del Universo.
Una vez consiguieron esto, simularon computacionalmente con un supercompoutador en paralelo la red causal de crecimiento del Universo. Un cálculo que en principio costaría de 3 a 4 años se logró realizar en sólo un día. Los resultados encajaron en las predicciones de los investigadores.
Uno se puede preguntar sobre si las equivalencias asintóticas encontradas entre estas redes complejas son fruto de la casualidad. Según Krioukov esto podría ser así, pero la probabilidad de tal cosa es extremadamente pequeña. “Siempre hay una explicación, pero puede que no sea inmediatamente obvia”, añade.
Según Marián Boguñá, dicha explicación puede que un día dé lugar al descubrimiento de leyes fundamentales comunes cuyas dos consecuencias diferentes, o regímenes límite, sean la ley de la gravedad de la Relatividad General que describen el Universo y alguna ecuación desconocida que describa la dinámica de las redes complejas.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original (abierto).

Materia oscura alrededor del Sol

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Hallan un halo de materia oscura alrededor del Sol

De Jose Manuel Nieves

Un grupo de astrónomos de la Universidad de Zurich han encontrado grandes cantidades de materia oscura en las proximidades del Sol, lo que refuerza la idea de que existe un "halo" masivo de este misterioso material alrededor de muchas galaxias, entre ellas la nuestra.



Fue el suizo Fritz Zwicky, en la década de los 30, el primero que propuso la idea de la materia oscura. Y lo hizo al darse cuenta de que el movimiento de muchas galaxias no podía explicarse sólo con la gravedad de la materia que podemos ver. Casi al mismo tiempo, el holandés Jan Oort descubrió que la densidad de materia en los alrededores del Sol era prácticament el doble de la que se esperaría si sólo tenemos en cuenta las estrellas cercanas y el tenue polvo interestelar. 

A partir de ahí, generaciones de astrónomos han ido perfilando toda una teoría, basada en la existencia de materia oscura, que explica las propiedades, la estructura y los movimientos de muchas de las galaxias y cúmulos que podemos observar en el Universo. Sin embargo, si existe o no materia oscura a nivel local, es decir, dentro de nuestro propio Sistema Solar, es algo que los científicos no habían conseguido aún aclarar.

Ahora, los investigadores de la Universidad de Zurich han logrado poner a punto una nueva técnica que permite saber cuánta materia oscura hay alrededor de nuestra propia estrella. "Estamos convencidos al 99% de que hay materia oscura cerca del Sol", explica la directora del estudio, Silvia Garbari". Lo cual repercutiría, a gran escala, en la existencia de un "halo" de materia oscura alrededor de nuestra galaxia.

"Podríamos tener - afirma Garbari- la primera evidencia de un disco de materia oscura alrededor de nuestra galaxia, tal y como han predicho recientemente las simulaciones sobre la formación de galaxias". Para la investigadora, el aplastamiento de este gran halo galáctico podría resultar en el aumento de densidad de materia medido a nivel local, como sucede por ejemplo con el Sol.

Los datos, que parecen concluyentes, quedan sin embargo a la espera de que pueda, por fin, saber de qué está hecha la materia oscura. Muchos físicos hablan de una nueva partícula fundamental, una que apenas si interacciona con la materia ordinaria pero cuya presencia es medible a causa de sus efectos gravitatorios. Disponer de datos como los aportados por Silvia Garbari sobre densidad de materia en el ámbito local resulta de la máxima importancia si alguna vez se quiere dilucidar este misterio.

los investigadores esperan poder captar pronto la primera "partícula" de antimateria gracias a los experimentos XENON y CDMS, diseñados específicamente con ese objetivo.

Gas ardiente envuelve la Vía Láctea

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Un enorme halo de gas ardiente envuelve la Vía Láctea

De Jose Manuel Nieves 

Nuestra galaxia no deja de maravillarnos. La sorpresa ha llegado esta vez de la mano de un equipo de astrónomos a los mandos tel telescopio de rayos X Chandra, de la NASA. La Vía Láctea, en efecto, parece estar completamente rodeada por un enorme halo de gas ardiente que se extiende en todas direcciones formando un "globo" de varios cientos de miles de años luz de diámetro. 



La masa total del gigantesco halo, dicen los investigadores, es comparable a la de la suma de todas las estrellas que hay en la galaxia. Si estos datos se confirman, podrían resolver el "misterio de los bariones perdidos", un problema que lleva más de una década atormentando a astrónomos de todo el mundo. El estudio se ha publicado en The Astrophysical Journal. 

Los bariones son las partículas (como protones y neutrones) que constituyen los "ladrillos" de la materia sólida. De hecho, el 99,9 % de la masa de los átomos que hay en el Universo está compuesta de bariones. Los datos obtenidos de halos de gas y de galaxias extremadamente lejanas indican que la "materia bariónica" presente en la juventud del Universo representaba cerca de un sexto de la masa de la detectada, pero nunca observada, materia oscura. Sin embargo, en el presente, y más de 10.000 millones de años después, el "censo" de los bariones presentes en las estrellas y el halo de nuestra galaxia (y de las galaxias más próximas) muestra apenas la mitad de los que debería haber.

Ahora, un equipo de cinco investigadores, usando de forma combinada el telescopio norteamericano Chandra, el europeo XMM-Newton y el japonés Suzaku, han logrado determinar los la temperatura, la extensión y la masa de este infernal halo de gas. Así, los científicos han determinado que la temperatura del halo oscila entre los 100.000 y los 250.000 grados centígrados, varios cientos de veces más caliente que la superficie del Sol.

Otros estudios han mostrado que la Vía Láctea, igual que otras galaxias, está literalmente encerrada en bolsas de gas caliente, con temperaturas que oscilan entre los 10.000 y los 100.000 grados. Pero la nueva investigación demuestra que el halo de gas ardliente que envuelve la Vía Láctea es mucho más grande y masivo que la bolsa cálida que la rodea. "Sabemos que el gas está alrededor de la galaxia -afirma Anjali Gupta, el primer firmante del estudio- . Y sabemos cómo está de caliente. Ahora, la cuestión principal es: ¿Cómo de grande es el halo? ¿Y cómo de masivo?" 

Para empezar a buscar respuestas, los astrónomos complementaron los datos de Chandra con los del XMM Newton y el Suzaku. Y concluyeron que la masa del gas es realmente enorme, y oscila entre la de 10.000 y 60.000 millones de soles, quizá incluso más aún. "Nuestro trabajo -afirma por su parte Smita Mathur, coautor del estudio- muestra que, asignando valores razonables a cada parámetro, las observaciones del Chandra implican la existencia de una enorme reserva de gas caliente alrededor de la Vía Láctea. Una reserva que se extiende como mínimo hasta varios cientos de miles de años luz pero que podría llegar incluso a rodear todo nuestro grupo local de galaxias. Sea como sea, su masa es realmente enorme".

La estimación de la masa depende de factores como la cantidad de oxígeno en relación al hidrógeno, que es el elemento dominante en el halo de gas. No obstante, y a pesar de ser solo una estimación, los datos representan un importante paso hacia la solución del caso de los "bariones perdidos", un misterio que atormenta a los astrónomos desde hace más de una década.

Pese a todas las incertidumbres, el trabajo de Gupta y sus colegas constituye la mejor evidencia que tenemos de que los "bariones perdidos" de la galaxia se ocultan, en realidad en un halo de gas ardiente que envuelve toda la Vía Láctea. La densidad estimada del halo es tan baja que otros halos sililares alrededor de otras galaxias han pasado, hasta ahora, inadvertidos.

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Descubrieron que en Marte hay nieve

En los últimos meses el planeta Marte nos está brindando noticias y descubrimientos muy interesantes. La llegada del Rover Curiosity a la superficie del planeta rojo ha llevado a las portadas de muchos medios de comunicación un renovado interés por nuestro vecino.

Hielo seco / NASA

La nueva noticia es la confirmación de algo que ya se intuía desde hace algunos años, pero de lo que los científicos aún no habían conseguido pruebas sólidas. Desde hace bastante tiempo ya sabíamos que en Marte hay hielo, sobre todo concentrado en los casquetes polares del planeta.

Por otro lado, los astrofísicos y geólogos también tenían datos que apuntaban a la existencia de precipitaciones en forma de hielo seco sobre el planeta, gracias a las observaciones de la misión Phoenix Lander.

Ahora, todas estas suposiciones y datos aislados han tomado forma gracias a un estudio publicado en el Journal of Geophysical Research que señala con claridad la formación de una nube de dióxido de carbono helado de 500 kilómetros de diámetro capaz de producir nevadas de hielo seco.

La información nos la envía la sonda Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) que cuenta a bordo con un completo instrumental climático denominado Mars Climate Sounder capaz de analizar con gran detalle las características de la atmósfera marciana.

Evidentemente, hay que tener en cuenta que esta nieve no es como la que tenemos en la Tierra. La atmósfera de Marte está compuesta en un 95% de dióxido de carbono, con lo cual las precipitaciones de nieve caen en forma de hielo seco o nieve carbónica.

Aunque en nuestro planeta este hielo seco necesita temperaturas de -78ºC para presentarse en estado sólido, en Marte y debido a sus especiales condiciones atmosféricas, es necesario llegar a los -125ºC para encontrar esta nieve carbónica, algo que solo ocurre en los casquetes polares del planeta rojo.

Depósitos de hielo seco en los casquetes de Marte. Imagen NASA

Los datos enviados por la MRO han suscitado un gran interés en la comunidad científica puesto que se trata de la primera evidencia de copos de nieve que caen en un planeta, fuera de la Tierra por supuesto.

Estrellas primordiales no tan pesadas

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Estrellas primordiales no tan pesadas

Área: Espacio — Lunes, 14 de Noviembre de 2011

Las primeras estrellas podrían haber sido mucho más ligeras de lo que se había pensando en un principio.

Diagrama con los resultados de una simulación. Fuente: NASA/JPL-Caltech/Kyoto Univ.

No podemos ver las primeras estrellas que se formaron en el Universo, al menos no todavía. No podemos saber directamente cómo fueron, pero podemos hacer modelos sobre ellas y tratar de ver cómo pueden crecer y formarse. 
Hasta ahora se creía que esas primeras estrellas eran muy pesadas, con masas cientos de veces superiores a la del Sol. Ahora, nuevas simulaciones realizadas en JPL de la NASA muestran que basta con que sean decenas de veces más pesadas que el Sol. El límite inferior según estas nuevas simulaciones, que pueden llevar semanas de cálculos en los más rápidos computadores, es de 43 masas solares. Así que las primeras estrellas fueron masivas, pero no tanto como se creía. Los investigadores implicados se quedaron muy sorprendidos por estos resultados.
Según Takashi Hosokawa las simulaciones revelan que la formación de estas estrellas se para antes de lo esperado y como resultado tienen menores masas.
En un principio, unos ciento de millones de años después del Big Bang, el Universo consistía en nubes de hidrógeno y helio. Después las primeras estrellas entraron en ignición, pero no se sabe muy bien cómo se formaron.
Es fácil formar estrellas en la actualidad a partir de nebulosas de gas y polvo. Por un lado está la gravedad que intenta que esa nube colapse, es decir, tenderá a comprimir el gas. Para ello se necesitan “semillas” con gas más denso en algún lugar y la gravedad simplemente opera. Pero, como todo el mundo sabe, un gas que se comprime tiende a calentarse. Y un gas caliente tiende a expandirse y esto lo hace en este caso en sentido opuesto al dictado por la gravedad. Este proceso de colapso es favorecido en la actualidad por elementos más pesados, como el carbono, que permiten que el gas que está colapsando se enfríe y no se expanda. Los elementos pesados ayudan radiar el exceso de calor y a que la nube de gas colapse. Pero al comienzo del Universo no había tales elementos pesados.
Los científicos han teorizado cómo podrían colapsarse el gas que formó las primeras estrellas sin elementos pesados. Una solución es que haya una cantidad tan grande de gas que no se necesite la presencia de elementos pesados, polvo o moléculas. Básicamente la gravedad monopoliza el proceso. Los primeros modelos indicaban que estas primeras estrellas tenían que tener masas de miles de veces la del Sol. Luego, modelos posteriores predecían masas de cientos de veces la del Sol (2008, Christopher McKee, de la Universidad de California en Berkeley). Ahora parece que sólo se necesitan masas de decenas de veces la del Sol.
En sus simulaciones este equipo del JPL revela que la materia en la vecindad de una estrella primordial en formación se calienta a muy alta temperatura, hasta los 50.000 Kelvin concretamente (ocho veces y media la temperatura superficial del Sol). Este gas tan caliente escapa del pozo de gravedad de la estrella en formación en lugar de caer, así que la estrella en formación para su crecimiento antes de lo que se pensaba y no alcanza un tamaño tan descomunal.
Este resultado explica el enigma de las primeras supernovas. Cuanto más masiva es una estrella más rápidamente consume su combustible nuclear y, por encima de cierta masa, explota como una supernova enriqueciendo el medio con elementos pesados. Si las primeras estrellas eran tan masivas como se creía, entonces tenían que explotar al poco tiempo como una clase especial de supernova superviolenta y dejar un patrón específico de elementos pesados. Algo que no se ha encontrado hasta ahora. La respuesta a este enigma es sencilla: simplemente todas esas estrellas en explosión no estaba ahí porque las estrellas no eran tan masivas. Como máximo habría explosiones de supernova convencionales que dejarían el patrón de elementos pesados que se observa.
Lo bueno es que se espera que el telescopio espacial James Webb pueda observar esa época del Universo y aclarar este asunto directamente.
Por otro lado, Volker Bromm de la Universidad de Texas también ha llegado a la misma conclusión con otro modelo computacional. Según este investigador y sus colaboradores la formación de estas primeras estrellas se pararía incluso en las 30 masas solares en la mayoría de los casos. Así que parece que este capítulo está más o menos cerrado a la espera de datos observacionales directos.
Quedaría por comentar cómo una estrella hecha de sólo hidrógeno y helio puede tener reacciones de fusión sin la mediación de ciclos catalíticos formados por elementos más pesados, pero esa es otra historia.

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Fuentes y referencias:


Artículo de Bromm en ArXiv.

Gas primordial no alterado por las estrellas

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Gas primordial no alterado por las estrellas

Área: Espacio — Lunes, 14 de Noviembre de 2011

Descubren nubes de gas primordial compuestos por elementos generados durante el Big Bang que no han sido contaminadas por elementos pesados procedentes de las estrellas.

Simulación de flujos de gas formando una galaxia. Fuente: Ceverino, Dekel y Primack.

Por primera vez los astrónomos han conseguido encontrar nubes del gas primordial compuestas por elementos que se formaron a los pocos minutos de darse el Big Bang, antes de que se creara ninguna estrella. La composición de este gas encaja con las predicciones teóricas y proporcionan un apoyo directo a la explicación cosmológica del origen de los primeros elementos.
Sólo los elementos más ligeros como el hidrógeno, helio y pequeñas trazas de otros elementos se formaron durante el Big Bang. Los demás se formaron más tarde en el interior de las estrellas. Hasta ahora los astrofísicos siempre habían detectado elementos más pesados (“metales”, según la jerga imprecisa de los astrónomos) en cualquier parte a la que apuntarán con sus telescopios, ya que es difícil que este gas primordial no haya pasado por ningún proceso de “contaminación” mediado por las reacciones nucleares de las estrellas. 
Se cree que las primeras estrellas se formaron 300 millones de años después del Big Bang a partir de este estos elementos primordiales. Como éstas y las sucesivas generaciones de estrellas han estado produciendo elementos pesados y enriqueciendo el medio con ellos desde entonces, se creía que siempre habría un “suelo de metalicidad” observacional, por lo que este descubrimiento es inesperado. Los intentos de encontrar nubes de gas primordial habían fallado hasta el momento.
Un grupo de astrofísicos de la Universalidad de California en Santa Cruz (una institución a la que el que escribe tiene cierto cariño) ha publicado un artículo en el que muestran que por fin se ha encontrado este gas primordial. La prueba que apoya este descubrimiento es la ausencia de “metales” en esa nube. En este trabajo han participado, entre otros, J. Xavier Prochaska, Michele Fumagalli y John O’Meara.
Hay tres pruebas que apoyan la teoría del Big Bang: el fondo cósmico de microondas, la expansión cosmológica y la proporción de elementos ligeros debida a la nucleosíntesis primordial. Si se mide la composición del Universo se observa que la cantidad de hidrógeno, helio y elementos ligeros es justo la que se esperaría encontrar si durante el Big Bang se hubiese dado cierta nucleosíntesis. Hasta ahora siempre había una pequeña proporción de otros elementos en las observaciones debido a la contaminación posterior. Sin embargo, en estas nubes observadas ahora han podido apreciar precisamente esa proporción primordial.
Pero esto es algo que no podemos encontrar en nuestra vecindad galáctica, ya que después de 13000 millones de años encontrar una nube de gas primordial es muy difícil porque ya no existen. Pero si miramos muy lejos podemos ver cómo era el Universo hace mucho tiempo, incluso cuando todavía había nubes de gas primordial.
En este caso han apuntado a quasars distantes con el telescopio Keck I y han estudiado la luz recibida con el espectrómetro HIRES. Analizando los espectros obtenidos, este equipo de investigadores han encontrado dos nubes de material gas primordial. Una de las nubes encontradas está en dirección de la constelación Leo (un simple manera que tienen los astrónomos de hacer mapas del cielo, pues las constelaciones son entes culturales no físicos) y otra en dirección de la Osa Mayor.
Las nubes, que no emiten luz por sí mismas, estaban situadas entre los observadores y el quasar en cuestión de tal modo que los elementos de la nube absorbieron las longitudes de onda que delataban su presencia y revelaron la composición de las mismas. Las proporciones de absorción fueron tales que se pudo identificar a esas nubes como compuestas de gas primordial. Encontraron hidrógeno y deuterio, pero no tenían sensibilidad instrumental para detectar helio. Pero sí tenían sensibilidad para detectar elementos más pesados como carbono, oxígeno o silicio que no aparecieron en los espectros, tal como sería de esperar en un gas primordial no tocado por las estrellas. La proporción entre hidrógeno y helio encaja perfectamente con las predicciones del modelo de Big Bang Estándar. La “metalicidad” de estas nubes se estima en 10.000 veces menor que la del Sol (1/6000 y 1/16000 respectivamente). Para comparar mencionaremos que la metalicidad del halo de la Vía Láctea es 1/50 veces la del Sol.
Recordemos que el Big Bang produjo deuterio, pero este isótopo del hidrógeno es destruido por las estrellas (o en las bombas H). Como tampoco es creado por las estrellas, el Universo se empobrece en él según pasa el tiempo.
Se estima que las explosiones de las primeras estrellas ocurrieron entre 800 millones a 1000 millones de años después del Big Bang, pero no parece que dispersaran elementos pesados por todo el Universo. Todo esto sugiere que hubo en el Universo “bolsillos” libres de estrellas 2000 millones de años después del Big Bang. El descubrimiento desafía las ideas que se tienen sobre cómo se dispersan los “metales” que las estrellas producen y cómo se distribuyen por el Universo. Al menos, la eyección de “metales” por parte de las estrellas y su dispersión por el Universo no parece ser un proceso tan eficiente como se pensaba a raíz de este descubrimiento.
Estos astrofísicos estiman que la luz que nos llega ahora de esos quasars atravesó esas nubes de gas primordial hace 12000 millones de años. Tienen corrimientos al rojo de 3,1 y 3,41 respectivamente (a 11600 y 11900 millones de años luz de distancia de nosotros). En ese tiempo los modelos predicen que las galaxias estaban formándose mediante el flujo de gas primordial frío gracias a tirón gravitatorio de las primeras condensaciones de materia. Estas nubes que se acaban de descubrir serían buenas candidatas a esos flujos de gas primordial, algo que se podría confirmar si se encuentran las galaxias en formación asociadas.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.

Imágenes de Hartley 2

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Imágenes de Hartley 2

Área: Espacio — Sábado, 6 de Noviembre de 2010

La misión EPOXI consigue buenas fotos y datos del cometa Hartley 2.

Núcleo del cometa Hartley 2. Se pueden apreciar los chorros de gas arrastrando polvo cometario. (mosaico fotográfico). Fuente:NASA.

La reutilización de sondas espaciales parece ser una buena idea. La sonda Deep Impact, que fue redirigida después de su alcanzan su objetivo para el que fue concebida, ha enviado fotos espectaculares del cometa Hartley 2. La nueva misión ha sido rebautizada EPOXI. 
La sonde pasó a sólo 700 kilómetros del núcleo del cometa el pasado día 4 de noviembre, cuando ambos se encontraban a 37 millones de kilómetros de la Tierra.
Deep Impact consiguió lanzar un proyectil el 4 de julio de 2005 sobre el cometa Tempel 1, un evento que fue cubierto en los primeros tiempos de este sitio web. La NASA decidió extender la misión hacia otros objetivos, como la observación de exoplanetas (Extrasolar Planet Observations and Characterization o EPOCh) y la investigación de otros cometas (Deep Impact Extended Investigation o DIXI). De la unión de EPOCh y DIXI viene el nombre de EPOXI. Además, desde entonces ha investigado los planetas de nuestro sistema solar, como por ejemplo la posibilidad de agua en Marte.
Este nuevo resultado nos ayudará a entender el origen de nuestro sistema solar, porque los cometas portan parte del material primordial que lo formó.
De momento no hay muchos datos, excepto unas magníficas fotos en las que se ven los chorros de gas que arrastran el polvo cometario. Como ya sabemos, los cometas son bolas de nieve sucia que cuando se acercan al Sistema Solar Interior sufren una sublimación del hielo que portan debido al calor de la luz del Sol, esto provoca una atmósfera (o coma) que es arrastrada por el viento solar debido a la escasa gravedad del núcleo cometario (este cometa, por ejemplo, tiene un núcleo que mide sólo 2 km de largo). Con el tiempo y reiteradas visitas a las cercanías del Sol se van acumulando rocas y polvo que dan a la superficie del núcleo cometario su característico color oscuro.
Con esta misión la NASA se apunta otro tanto, sobre todo por el escaso coste de la misma.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa.

Nieblas en los polos de Júpiter

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Nieblas en los polos de Júpiter

Publicado por: JMVinas      Fecha: 21 Mayo 2010

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Las observaciones de las atmósferas planetarias son una fuente muy valiosa de información que nos ayuda a conocer mejor la atmósfera terrestre. Recientemente se ha hecho pública una investigación sobre algunas formaciones nubosas detectadas en las regiones polares de Júpiter, gracias a las imágenes captadas por el Telescopio Espacial Hubble entre 1993 y 2006, y la sonda Cassini mientras sobrevolaba Júpiter rumbo a Saturno, su destino final. El estudio ha sido realizado por investigadores de la Universidad del País Vasco (UPV-EHU) y publicado en la revista astronómica Icarus. La investigadora principal del estudio, Naiara Barrado-Izaguirre comentó “que aporta una valiosa información sobre el funcionamiento de las atmósferas de los planetas gigantes gaseosos.”

Para detectar y analizar las nubes y nieblas que cubren las regiones polares del mayor de los planetas del Sistema Solar, se han empleado tres tipos de filtros: el ultravioleta (258 nanómetros), el infrarrojo cercano (750 nm), y el infrarrojo de absorción intensa del metano (889 nm), que trabajan a longitudes de onda que el ojo humano no puede ver. Cada uno de los filtros utilizados corresponde a una altura característica “de sondeo” de la atmósfera del planeta. Gracias a las imágenes obtenidas con el filtro del metano los científicos han podido observar nieblas de amoniaco con unos límites ondulatorios de un marcado carácter sinusoidal, tanto en el hemisferio Norte como en el Sur, a unos 67º de latitud y en una profundidad intermedia (bajo la tropopausa del planeta). La principal onda circumpolar es la que se observa en la niebla polar del hemisferio Sur, “que manifiesta un límite abrupto con un patrón ondulatorio de aproximadamente 14 oscilaciones a lo largo de su círculo de latitud”, dice Barrado-Izagirre. La onda Norte, en cambio, sólo muestra 5 oscilaciones.

El filtro ultravioleta permite detectar las nieblas de niveles superiores de la atmósfera -localizadas entre unos 50º Norte y 57º Sur-, y a esa altura muestran unos límites ondulatorios poco definidos. Aún así, los científicos estiman que existen unas 18 ó 20 oscilaciones, con una velocidad de fase de las ondas muy baja, e incluso consideran que las del hemisferio Norte son casi estacionarias. Estas ondas se han observado y caracterizado a lo largo de varios años, “lo que permite asegurar que se trata de un fenómeno dinámico permanente en la atmósfera de Júpiter, que apenas evoluciona con el paso del tiempo”, explica Barrado-Izagirre, que añade: “El movimiento hacia el oeste y la baja frecuencia de las ondas nos hace pensar que se trata de ondas de Rossby, ondas planetarias que se producen por la variación de la fuerza de Coriolis con la latitud y que se propagan siempre hacia el oeste”.

Con filtros más penetrantes se observan vórtices (flujos turbulentos en rotación espiral) anticiclónicos, y regiones turbulentas ciclónicas. “En definitiva una atmósfera plagada de nubes que usadas a modo de trazador nos permiten estudiar la dinámica atmosférica a diversos niveles”, dice la investigadora. Los trabajos sobre las gigantescas tormentas de algunas regiones de Júpiter, así como el papel que puede jugar el calor de las capas internas del planeta sobre la dinámica atmosférica, fueron portada de Nature a principios de este año. Los científicos todavía desconocen si este gigantesco planeta gaseoso, con una masa superior a 300 veces la de la Tierra, tiene o no algún tipo de núcleo rocoso en su interior.

Lo que sí ha descrito el equipo de la EHU, en las latitudes y al nivel de las nubes analizadas en el trabajo, es que Júpiter presenta tres corrientes en chorro hacia el Este en cada hemisferio, con velocidades máximas de unos 145 km/h. Las estructuras de estas corrientes se ha medido en detalle utilizando más de 20 pares de imágenes de alta resolución obtenidas por la nave Cassini y separadas en el tiempo por 10 horas, aproximadamente el tiempo correspondiente a una rotación del planeta, lo que permite calcular la velocidad de los vientos. Utilizando el mismo método con las imágenes ultravioletas, se observa que en los niveles más altos no aparecen esas intensas corrientes, y las nieblas superiores se desplazan simultáneamente. Barrado-Izagirre dice que en esos niveles superiores “el casquete polar se mueve como un sólido rígido a una velocidad constante, acompañando a la rotación del planeta”.

FUENTE: SINC (Servicio de Información de Noticias Científicas).
http://noticias.eltiempo.tv/2010/05/

El profundo océano de agua de Titán

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El profundo océano de agua de Titán

Área: Espacio — Miércoles, 26 de Marzo de 2008

La nave Cassini encuentra pruebas que apuntan a que Titán podría tener un océano de agua a gran profundidad que cubriría todo el satélite de Saturno.

Dibujo de cómo sería el océano que se cree hay en Titán. Foto: NASA/JPL.

Además de las dunas de sustancias orgánicas, su densa atmósfera, sus lagos de metano líquido y su extraña geología, Titán probablemente tenga un océano global de agua líquida a gran profundidad bajo el hielo de su superficie al igual que algunas lunas de Júpiter.
La sonda Cassini orbita alrededor de Saturno desde hace unos años y en algunos de sus encuentros con Titán (una luna de mayor tamaño que el planeta Mercurio) utiliza ondas de radar para penetrar su opaca atmósfera y levantar su mapa de su orografía. Varios de sus descubrimientos han sido cubiertos por NeoFronteras desde su creación.
Miembros del grupo de investigadores de radar de apertura sintética han estudiado dados de radar de 19 de esos encuentros de la sonda con esta luna, estableciendo 50 marcas de referencia sobre su superficie. Han encontrado que los accidentes del terreno más prominentes se han desplazado más de 30 km desde su posición original en este tiempo (Titán rota sincrónicamente con su órbita presentando la misma cara a Saturno como nuestra Luna a la Tierra). Esto es difícil de explicar a no se que se admita que la corteza de hielo esté desacoplada del núcleo interior por la existencia de un océano de agua situado entre los dos. Este desplazamiento estaría motivado por el movimiento de rotación y por los movimientos estacionales de la luna. Aunque se han propuesto otras explicaciones. 
Lo bonito es que este efecto fue predicho con anterioridad a haberse descubierto. De confirmarse Titán, además de ser la única luna con atmósfera apreciable, sería la cuarta luna del sistema solar con océanos de agua subterráneo, junto a Europa, Ganímedes y Calixto (estos tres de Júpiter). El modelo predice un determinado desplazamiento para los próximos años por lo que la teoría se puede verificar.
La profundidad a la que se encuentra este océano es muy grande, llegando a estimarla en unos 100 km. El grosor de ese océano lo estiman en cientos de kilómetros y el agua que lo compone probablemente esté mezclada con amoniaco, ya que la temperatura no es muy alta y el amoniaco (presente en los hielos del sistema solar exterior) actuaría como anticongelante.
Aunque la combinación de la presencia de sustancias orgánicas (congeladas) en su superficie con un océano de agua líquida es muy excitante para los astrobiólogos la separación entre ambos medios es inmensa. Sin embargo, han especulado con que de alguna manera parte de esa agua llegue a la superficie gracias a las “fuerzas tectónicas”, por ejemplo gracias a los criovolcanes.
Al poco de su llegada a Saturno Cassini dejó caer la sonda europea Huygens sobre la superficie de la luna que transmitió datos durante unas horas.
Si hay vida en ese océano tampoco va ser fácil comprobarlo, a no ser que se dé la hipotética posibilidad de que parte de esa agua llegue a la superficie junto a microorganismos y allí depositáramos una nueva sonda diseñada para comprobarlo, ya que la Huygens no estaba pensada para ese propósito. En todo caso sería vida muy primitiva, probablemente consistente en seres unicelulares, si es que existe.
Desde NeoFronteras queremos recordar que, aunque el agua líquida es esencial para la vida, no necesariamente hay un mecanismo de causa efecto entre la existencia de agua y aparición o mantenimiento de la vida, y que quizás el entusiasmo en este punto sea excesivo. Además de agua líquida debe de haber una fuente de energía y un gradiente de la misma para que termodinámicamente se puedan dar las condiciones mínimas de mantenimiento de una vida ya existente.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa de la NASA.
Artículo 1 en Science (resumen).
Artículo 2 en Science (resumen).
Vídeo (quicktime).
Titán en NeoFronteras.

Según un modelo hubo un antes del Big Bang

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Según un modelo hubo un antes del Big Bang

Área: Física — Lunes, 15 de Mayo de 2006

Universo rebotando. Foto: Abhay Ashtekar.

Según las teorías aceptadas en Cosmología que se basan en La Relatividad General el Big Bang representa el comienzo de todo. En ese momento el espacio, el tiempo y toda la materia y energía fueron creadas. Por eso no nos podemos preguntar qué hubo antes, porque no hubo un antes, pues el tiempo fue creado en ese momento. Esta teoría de la Relatividad General se ha comprobado experimentalmente reiteradamente, pero no es buena para describir el momento inicial porque el Universo estaba en un estado extremo y esta teoría da lugar a singularidades, que son lugares que no podemos describir o explicar.
Sin embargo, justo en ese momento los fenómenos cuánticos eran muy importantes. Por desgracia no disponemos de una teoría cuántica de la gravedad establecida que nos ayude. Pero hay físicos trabajando en ello.
Unos investigadores de Penn State University dirigidos por Abhay Ashtekar han podido calcular qué es lo que podría haber pasado “antes” del Big Bang usando ciertos cálculos en gravedad cuántica.
Según estos autores la Relatividad General puede usarse hasta poco después del Big Bang, pero se pueden hacer unas modificaciones cuánticas de las ecuaciones de Einstein de esta teoría y usarlas para desarrollar un modelo que traza una ruta hasta un Universo similar al nuestro antes del Big Bang. Los resultados han sido publicados en Physical Review Letters.
Según este modelo antes del Big Bang había un Universo en contracción con una geometría del espacio tiempo similar a la nuestra. Las fuerzas gravitatorias habrían previamente contraído ese Universo hasta alcanzar el punto en el que las propiedades cuánticas del espacio tiempo hacen que la gravedad se torne repulsiva en lugar de atractiva, produciendo una expansión que sería nuestro Big Bang.
Las simulaciones las han repetido bajo diversos parámetros y la predicción de este Universo pre-Big Bang que estaba antes del rebote cuántico parece bastante robusta.
La figura de la imagen representa nuestro Universo en expansión como la rama derecha del arco. Nuestro tiempo actual está localizado en la marca 1.8 del mayado a la derecha del dibujo. Según los cálculos de este grupo de físicos cuando miramos hacia atrás en la historia del Universo el tiempo no va hasta el punto del Big Bang sino que rebota o salta al lado izquierdo de la historia del Universo que describe un universo en contracción.
El estado del Universo (|Ψ|) representado por su función de ondas es mostrado en espacio (μ) y tiempo (Φ). La singularidad del Big Bang es representada en la gráfica cuando el espacio se hace cero. Nuestra fase actual de expansión se muestra en la rama derecha.
La idea de un Universo previo se ha propuesto con anterioridad pero esta es la primera vez que se establece sistemáticamente a partir de las propiedades geométricas del espacio-tiempo.
En este caso se ha usado la teoría cuántica de bucles, que genera una aproximación al problema de la combinación de Relatividad General y Física Cuántica. En esta teoría el espacio-tiempo en sí mismo tiene una estructura discreta en lugar del continuo que nos gusta imaginar y que sólo aparece como aproximación a distancias grandes. Cerca del Big Bang esta geometría continua del espacio tiempo es rasgada violentamente y la naturaleza cuántica de la geometría aparece dominante. En ese momento la gravedad se torna repulsiva y permite a un Universo en colapso rebotar.
La teoría competidora en este caso es la teoría de supercuerdas que tampoco está establecida. Según un modelo reciente basado en esta teoría de supercuerdas el Universo sería cíclico y en cada rebote se ajustaría la energía de la constante cosmológica.
Parece que no nos podremos librar nunca de los modelos cíclicos de Universo.

Referencias: Diversos artículos de Ashtekar.

Fuente: Penn State University.

EEUU: Virgin inaugura su primera pista de aterrizaje espacial

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Inauguran una pista de aterrizaje espacial

Spaceport America es el primer complejo diseñado para lanzar naves de turismo en el espacio. Detalles

Enlaces relacionados

• Primer viaje de nave espacial turística
• Hotel espacial

viernes 22 de octubre, 7:19 PM

UPHAM, Nuevo México, EE.UU. (AP) - El multimillonario propietario de Virgin Galactic, el gobernador de Nuevo México y prospectos de astronautas inauguraron el viernes la pista de aterrizaje del primer puerto espacial comercial, en el desierto del sur del estado.

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Spaceport America es el primer complejo diseñado específicamente para lanzar naves espaciales comerciales. La inauguración de su pista de tres kilómetros (casi dos millas) llegó menos de dos semanas después de otro gran paso de Virgin Galactic: el primer planeo en solitario de su cohete para turismo espacial.

El multimillonario británico Richard Branson dijo que era un día histórico y emotivo. Agregó que espera que los vuelos para turistas espaciales comiencen dentro de nueve a 18 meses y que él será uno de los primeros pasajeros.

En una planicie polvorienta a 72 kilómetros (45 millas) al norte de Las Cruces, la pista puede albergar a casi cualquier aeronave, además de operaciones de turismo espacial de corta duración y de lanzamiento de cargas.

Virgin Galactic es el principal inquilino del puerto espacial, construido con fondos estatales, y pretende usarlo para llevar a turistas a breves excursiones espaciales. El gobernador de Nuevo México, Bill Richardson, quiere agregar otras compañías espaciales que realicen investigaciones científicas o transporte de cargas al espacio.

El cohete White Knight Two (Caballero Blanco Dos) de Virgin, que transportará a la nave SpaceShipTwo (Nave Espacial Dos) hasta su altura de lanzamiento, también estuvo presente el viernes, ya que sobrevoló el puerto varias veces y luego aterrizó en la pista nueva.

Los boletos para viajes espaciales suborbitales en la Nave Espacial Dos cuestan 200.000 dólares. Los vuelos de dos horas y media incluyen unos cinco minutos de gravedad cero. Cerca de 380 clientes ya hicieron depósitos por más de 50 millones de dólares, según directivos de Virgin Galactic.

Branson, presidente del Grupo Virgin, que tiene aerolíneas, compañías de entretenimiento y comunicaciones móviles, se asoció con el famoso diseñador de aviones Burt Rutan para este emprendimiento.

Proponen viaje tripulado a Marte sólo de ida

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Proponen viaje tripulado a Marte sólo de ida

Área: Espacio — Jueves, 21 de Octubre de 2010

Proponen un viaje a Marte tripulado económica y tecnológicamente asequible para el que sólo habría viaje de ida sin vuelta.

Dirk Schulze-Makuch, de Washington State University, y Paul Davies, de Arizona State University, proponen una misión espacial a Marte en un artículo titulado “To Boldly Go: A One-Way Human Mission to Mars” y publicado en “Journal of Cosmology”. En este artículo sostienen que una misión de este tipo es técnicamente posible y se puede realizar ahora mismo, al contrario que una misión de ida y vuelta, que de momento no se planea debido a los recursos económicos necesarios y a la falta de voluntad política.
Gran parte de los recursos en un viaje a Marte se gastarían en el viaje de vuelta, así que un viaje sólo de ida tendría un costo que sería una fracción pequeña del de ida y vuelta. La idea sería ir empezando a colonizar el planeta rojo. 
De entre todos los planetas del sistema solar, Marte es el más parecido a la Tierra. Tiene una atmósfera que no es excesivamente densa (al contrario que Venus) pero existente y tiene una gravedad similar a la terrestre. Además, en su atmósfera y sobre su superficie hay materiales que pueden ser relevantes a la hora de la colonización, como el dióxido de carbono, hielo de agua o distintos tipos de minerales.
Según el proyecto de estos dos científicos se podría inicialmente enviar a cuatro astronautas en una primera misión, tripulación que se distribuirían en dos cápsulas espaciales distintas que contendrían recursos para algún tiempo. Con tecnología cohete convencional se tardarían 6 meses en llegar a Marte cuando el planeta está en oposición, un viaje de duración factible.
Al contrario que otros proyectos similares anteriormente propuestos, en los que se abandonaría a su suerte a estos humanos (supuestamente viejos o enfermos), en este tipo de misión estas personas constituiría la primera avanzadilla de la colonización de Marte. Se lanzarían una serie de misiones a lo largo del tiempo para mantener una colonización a largo plazo y abastecer a los colonos.
Según Davis sería como los primeros colonos en llegar a Norteamérica, que dejaron Europa sin expectativas de volver. Además, hace comparaciones con Colón, Frobisher, Scott o Amundsen, que se embarcaban en expediciones con la intención de estar un tiempo en destino y sabiendo que arriesgaban sus propias vidas.
Desde la Tierra se reaprovisionaría a estos astronautas con necesidades básicas, pero con la intención de que fueran utilizando los recursos que se ofrecen en Marte. Finalmente los colonos marcianos tendrían que ser autosuficientes y servir de semilla de un gran proyecto de colonización.
El primer paso consistiría en la elección del lugar de aterrizaje que tendría que contar con un refugio natural, agua (presumiblemente congelada) y minerales adecuados. Podrían servir algunas cuevas de origen volcánico cerca del “océano” norte y que por tanto contendría cantidades apreciables de hielo de agua. El agua proporcionaría oxígeno a través de electrolisis. Una de estas cuevas serviría de protección frente a los rayos cósmicos y UV, ya que Marte no tiene capa de ozono ni magnetosfera.
Además de servir de “arca de Noe humana”, en caso de un cataclismo en la Tierra, la nueva colonia proporcionaría una inestimable investigación científica permanente sobre Marte. Los estudios sobre Geología y Planetología serían inestimables. Incluso podrían encontrar alguna traza de vida microbiana, tanto viva como fósil (siendo muy optimistas).
Además, según los autores, una presencia internacional y multicultural en el planeta rojo podría traer beneficios políticos y sociales en la Tierra. El proyecto no sólo requeriría la colaboración internacional, sino el retorno del espíritu de aventura y riesgo de épocas pasadas.
Según estos dos investigadores, cuando han comentado de manera informal esta idea entre otros colegas, ha habido alguno que ha expresado su interés en hacer ese viaje. El propio Schulze-Makuch parece ofrecerse como voluntario a una misión así una vez que sus hijos alcancen cierta edad.
Pero a estos individuos cargados de optimismo se les olvida que Marte, pese a todo, es un lugar muy inhóspito. La presión atmosférica es muy baja y se necesita llevar puesto un traje presurizado constantemente. Hace un frío terrible. Sobre todo en las zonas en donde hay agua congelada en el subsuelo.
Unos posibles colonos podrían hacerse con materiales de construcción allí, incluso con oxígeno y comida, pero no con trajes presurizados, equipos de electrolisis y materiales de alta tecnología (incluyendo medicinas, material quirúrgico y de diagnóstico). Además, la terraformación de Marte llevaría siglos.
La idea de una visita al planeta rojo puede parece atractiva a algunos, pero esos mismos individuos, una vez allí y pasados unos años, lo considerarían una cárcel muy dura: el más frío, seco y solitario de todos los desiertos. Quizás se podría colonizar a la australiana y enviar allí a presos de larga duración.
¿Cambiaría el lector los paisajes terrestres por una vista del valle Marineris?

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3277

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original.
Ilustración de cabecera: NASA.

Descubren la galaxia más antigua

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Astrónomos descubren la galaxia más antigua

Descubren la galaxia más antigua

Un grupo de astrónomos la detectó; nació unos 600 millones de años después del Big Bang. Detalles

miércoles 20 de octubre, 7:15 PM

WASHINGTON (Reuters) - Un grupo de astrónomos detectó la galaxia más antigua jamás encontrada, nacida apenas 600 millones de años después del Big Bang.

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Su reporte, publicado en la edición del miércoles de Nature, confirma que la distante mancha identificada por primera vez por el Telescopio Espacial Hubble es la más lejana y por lo tanto el objeto más antiguo visualizado.

La galaxia fue bautizada con el poco atractivo nombre de UDFy-38135539, dijo el equipo de investigadores europeos.

"Aquí reportamos la detección de (...) fotones emitidos menos de 600 millones de años después del Big Bang", escribieron.

La luz viaja a una velocidad de 300.000 kilómetros por segundo, o alrededor de 10 billones de kilómetros por año. Los astrónomos pueden usar la velocidad de la luz como una especie de máquina del tiempo, y observar la luz emitida por los objetos muy alejados les permite verlos como eran en el pasado.

En este caso, la primera luz de la galaxia comenzó a viajar hace 13.000 millones de años, justo después del Big Bang.

La distancia es medida usando lo que llaman desplazamiento hacia el rojo, una especie de efecto Doppler de la luz. Al igual que el ruido del tren parece cambiar de intensidad cuando se acerca y pasa, el color de la luz también cambia.

Esta galaxia tiene un desplazamiento hacia el rojo de 8,55, lo que la convierte en la más alejada y más antigua jamás vista.

En este momento inicial del universo, todo estaba cubierto por una bruma de gas hidrógeno, pero la radiación de las galaxias primitivas causaba un proceso llamado ionización que cambió la naturaleza del hidrógeno.

El reporte "representa un salto fundamental en la cosmología observacional", escribió en un comentario Michele Trenti, de la University of Colorado, Boulder.

(Reporte de Maggie Fox; Editado en Español por Ricardo Figueroa)