La cola de polvo de la Tierra apunta hacia planetas alienígenos

19 11 2010

Noviembre 12, 2010: ¿Sabía que la Tierra tiene una cola de polvo? El Telescopio Espacial Spitzer navegó a través de ella hace algunos meses, proporcionando de este modo a los investigadores una idea clara sobre cómo luce. Eso podría resultar muy útil a los cazadores de planetas que intentan encontrar mundos alienígenas.

Concepto artístico del paso del telescopio Spitzer a través de la cola de polvo de la Tierra

“Los planetas en sistemas solares lejanos tienen, probablemente, colas de polvo parecidas”, dice el científico del proyecto Spitzer, Mike Werner. “Y, bajo ciertas circunstancias, estos rasgos de polvo pueden ser vistos con mayor facilidad que los planetas mismos. De modo que necesitamos saber cómo reconocerlos”.

Resulta extremadamente difícil (y con frecuencia imposible) tomar imágenes de los exoplanetas de manera directa. Son relativamente pequeños y tenues; se esconden entre el brillo de las estrellas alrededor de las cuales orbitan.

“Una cola de polvo como la de la Tierra podría producir una señal más grande que la que produce un planeta. Y esto podría alertar a los investigadores sobre la presencia de un planeta demasiado pequeño como para poder ser visto de otra manera”.

La Tierra posee una cola de polvo no porque el planeta mismo sea particularmente polvoriento, sino porque el sistema solar donde se encuentra sí lo es. El espacio interplanetario está repleto de fragmentos polvorientos producidos por cometas y asteroides que colisionan. A medida que la Tierra atraviesa este ambiente polvoriento, durante su órbita, se le va formando una cola parecida al remolino de las hojas que se levantan del suelo tras el paso de una máquina barredora.

“Conforme la Tierra orbita el Sol, va creando una especie de capa o depresión hacia cuyo interior van cayendo las partículas de polvo, creando así un espesor de polvo (la cola) que la Tierra va tirando mediante la fuerza de gravedad”, explica Werner. “De hecho, la cola sigue el rastro de nuestro planeta alrededor del Sol, formando de este modo un anillo grande y polvoriento”.

Una simulación hecha en computadora de la cola/anillo de polvo de la Tierra tal y como sería visto desde algún mirador ubicado en el exterior de nuestro sistema solar. Los colores en la imagen indican la densidad: el violeta es la densidad mínima, el rojo es la densidad máxima. Crédito: Christopher Stark, GSFC

Las observaciones más recientes llevadas a cabo por el telescopio Spitzer han ayudado a los astrónomos a construir un mapa de la estructura de la cola de polvo de la Tierra y a descifrar cómo se verían las “colas delatadoras” similares de los planetas alienígenos.

Al igual que ocurre en nuestro propio sistema solar, otros sistemas planetarios se encuentran sumergidos en polvo, el cual forma un disco de partículas que gira en torno a la estrella central. Y de forma similar a la Tierra, también los exoplanetas interaccionan gravitacionalmente con su disco de polvo, trazando canales y dibujando figuras extrañas.

“En algunos discos de polvo de las estrellas hay protuberancias, combas, anillos y desplazamientos que nos indican que los planetas se encuentran interaccionando con el polvo”, explica Mark Clampin, del Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA. “Así que podemos ‘seguir el polvo’ hacia los planetas. Hasta el momento, hemos visto cerca de 20 discos de polvo en otros sistemas solares. Y en alguno de esos casos, ya se han producido buenos resultados gracias a que seguimos el polvo”.

Clampin, Paul Kalas, y sus colegas estaban buscando un planeta que orbitara la brillante estrella del Sur, conocida como Fomalhaut, cuando de pronto encontraron un anillo de polvo. La forma del anillo los llevó hacia su meta. “Sospechamos que el filoso borde interior del anillo se había formado cuando un planeta limpió gravitacionalmente los escombros circundantes”, dice Clampin. “Rastreamos a ese planeta siguiendo esta ‘huella’ en el polvo”. (Ver la huella aquí.)

Otra imagen proporcionada por el telescopio Hubble muestra un disco de polvo alrededor de Beta Pictoris, una estrella localizada en la constelación de Pictor, más conocida como el “caballete del pintor”, la cual se muestra a continuación:

Una imagen, proporcionada por el Telescopio Espacial Hubble, del material polvoriento que rodea a la estrella Beta Pictoris

“Observe el anillo de polvo más pequeño que está inclinado respecto del disco de polvo más grande”, dice Clampin. “Al igual que ocurre en el caso de la Tierra, este planeta está guiando al polvo hacia su plano orbital”.

Clampin y Werner afirman que la observación de la cola de polvo de la Tierra, realizada con el telescopio Spitzer, así como estas observaciones iniciales que revelan la existencia de estructuras de polvo en sistemas solares lejanos, prepara el escenario para el debut del Telescopio Espacial James Webb como cazador de planetas. Ellos esperan que el enorme y poderoso telescopio nuevo sea capaz de avistar muchas colas delatadoras… de tipo alienígeno.

Artículo cedido por.    Noticias Ciencia de la NASA

El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.

Anuncios




Descruben el agujero negro cercano más joven

19 11 2010

Noviembre 14, 2010: Usando el Observatorio Chandra de Rayos X, de la NASA, los astrónomos han encontrado evidencia del agujero negro más joven conocido en nuestro vecindario cósmico. Este objeto, que apenas tiene 30 años de edad, brinda una oportunidad única para observar la evolución de un agujero negro desde su infancia.

El agujero negro es un remanente de SN 1979C, una supernova en la galaxia M100 que se encuentra aproximadamente a 50 millones de años luz de la Tierra. Los datos proporcionados por Chandra, el satélite Swift, de la NASA, el observatorio XMM–Newton de la Agencia Espacial Europea y el observatorio alemán ROSAT, revelaron una fuente brillante de rayos X que se ha mantenido estable en el período de observación que abarca desde 1995 hasta 2007. Esto sugiere que el objeto es un agujero negro que está siendo alimentado por un flujo de material, que proviene ya sea de la supernova o de una compañera binaria.

Esta imagen en color compuesto muestra una supernova en la galaxia M100 que podría contener al agujero negro más joven en nuestro vecindario cósmico.

“Si nuestra interpretación es correcta, este es el ejemplo más cercano en el cual se ha observado el nacimiento de un agujero negro”, dice Daniel Patnaude, del Centro Harvard–Smithsoniano de Astrofísica, ubicado en Cambridge, Massachusetts, quien dirigió el estudio.

Los científicos creen que SN 1979C, que fue descubierta inicialmente por un astrónomo aficionado en 1979, se formó cuando una estrella 20 veces más masiva que el Sol colapsó. Muchos nuevos agujeros negros en el universo distante habían sido detectados anteriormente bajo la forma de destellos de rayos gamma (GRB, por su sigla en idioma inglés). Sin embargo, SN 1979C es diferente. No sólo es más cercana, sino que también pertenece a una clase de supernovas que probablemente no producen destellos de rayos gamma. Según establece la teoría, la mayoría de los nuevos agujeros negros no son anunciados por un GRB brillante.

“Esta podría ser la primera vez que observamos un agujero negro que se crea de la manera común”, dijo Abraham Loeb, quien es coautor del trabajo, también del Centro Harvard–Smithsoniano de Astrofísica. “Sin embargo, es muy difícil observar este tipo de nacimiento de un agujero negro porque se necesitan décadas de observaciones en rayos X para establecer convincentemente el caso”.

La idea de un agujero negro con una edad observada de solamente 30 años se condice con el trabajo teórico. En 2005, se propuso la teoría de que el destello brillante en luz visible de esta supernova fue causado por un chorro de gas que provenía de un agujero negro y que no pudo penetrar la envoltura de hidrógeno de la estrella para formar un GRB. Los datos de rayos X proporcionados por Chandra y por otros observatorios concuerdan muy bien con esta teoría.

Aunque la evidencia sugiere que existe un agujero negro de reciente formación en SN 1979C, existe otra intrigante posibilidad: La emisión en rayos X podría deberse a una estrella de neutrones que gira rápidamente y que tiene un viento poderoso de partículas muy energéticas. Esto convertiría al objeto en SN 1979C en el ejemplo más joven y más brillante de lo que se llama una “nebulosa de viento de pulsar”, y en la estrella de neutrones más joven conocida. El pulsar del Cangrejo, que es el ejemplo más conocido de una nebulosa de viento de pulsar brillante, tiene una edad de alrededor de 950 años. Se podrá confirmar o rechazar esta explicación alternativa realizando observaciones adicionales. Por ahora, sin embargo, la hipótesis del agujero negro parece ser la más probable.

Artículo cedido por.    Noticias Ciencia de la NASA

El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.





Dos naves espaciales moribundas se recuperan

10 11 2010

Octubre 27, 2010: Un par de naves espaciales de la NASA que, se supone, deberían haber “muerto” hace un año se dirigen ahora hacia la Luna, en una innovadora misión que se llevará a cabo en la órbita lunar.

“Sus nombres reales son THEMIS P1 y P2, pero yo las llamo las ‘naves espaciales moribundas en recuperación'”, dice Vassilis Angelopoulos, de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA, por su sigla en idioma inglés), quien es el investigador principal de la misión THEMIS. “No hace mucho, las habíamos dado por perdidas. Ahora están comenzando una aventura completamente nueva”.

Concepto artístico de las naves THEMIS–P1 y P2 (desde entonces renombradas ARTEMIS–P1 y P2) en órbita lunar

La historia comenzó en el año 2007 cuando la NASA lanzó una flotilla de cinco naves espaciales hacia la magnetósfera de la Tierra, con la misión de estudiar la física de las tormentas geomagnéticas. Se las llamó colectivamente THEMIS, una sigla que quiere decir: “Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms” (“Cronología de Eventos e Interacciones a Macroescala durante Subtormentas”, en idioma español). P1 y P2 eran los miembros más exteriores del quinteto.

Trabajando en conjunto, las sondas rápidamente descubrieron una abundante cantidad de fenómenos hasta entonces desconocidos, como la colisión de auroras, los temblores magnéticos espaciales y las balas de plasma, que son disparadas hacia arriba y hacia abajo de la cola magnética de la Tierra.

La misión estaba progresando de manera espléndida, excepto por un detalle. Ocasionalmente, P1 y P2 pasaban a través de la sombra de la Tierra. Las naves espaciales, que funcionan a base de energía solar, están diseñadas para sobrevivir sin luz solar por períodos de hasta 3 horas seguidas; de modo que un poco de sombra no representaba ningún problema. Pero mientras la misión fue avanzando, las órbitas evolucionaron y, para el año 2009, el par de naves estaba ya pasando hasta 8 horas por día en la oscuridad.

En su vida pasada, THEMIS–P1 y P2 llevaron a cabo una misión para estudiar las auroras boreales

“Las dos naves espaciales estaban quedándose sin energía y muriendo de frío”, dice Angelopoulos. “Teníamos que hacer algo para salvarlas”.

El equipo ideó una solución. Debido a que la misión había sido tan exitosa, las naves tenían aún una amplia reserva de combustible —lo suficiente como para llegar a la Luna. “Podríamos hacer muy buena ciencia desde la órbita lunar”, dice. La NASA aprobó el viaje y hacia el final del año 2009, P1 y P2 estaban saliendo de la sombra de la Tierra.

Con un nuevo destino, la misión necesitaba un nuevo nombre. El equipo seleccionó ARTEMIS (ARTEMISA, en idioma español), la diosa griega de la Luna. Pero el nombre también es la sigla de: “Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun” (“Aceleración, Reconexión, Turbulencia y Electrodinámica de la Interacción de la Luna con el Sol”, en idioma español).

Los primeros eventos importantes de la misión ARTEMIS están ocurriendo ahora mismo. El 25 de agosto de 2010, ARTEMIS–P1 alcanzó el punto de Lagrange L2 del otro lado de la Luna. Siguiéndola de cerca, el 22 de octubre, ARTEMIS–P2 llegó al punto de Lagrange L1, que se encuentra en el lado opuesto. Los puntos de Lagrange son lugares donde la gravedad de la Tierra y la de la Luna están en perfecto equilibrio, creando de ese modo un especie de lugar de aparcamiento para las naves espaciales.

Las naves espaciales ARTEMIS están actualmente localizadas en los puntos de Lagrange L1 y L2 del sistema Tierra–Luna.

“Estamos explorando los puntos de Lagrange del sistema Tierra–Luna por primera vez”, dice Manfred Bester, quien es el Director de Operaciones de Misión, en la Universidad de California en Berkeley, desde donde la misión es controlada. “Ninguna otra nave ha orbitado allí”.

Debido a que se encuentran justo afuera de la magnetósfera de la Tierra, los puntos de Lagrange son lugares excelentes para estudiar el viento solar. Los sensores ubicados a bordo de las sondas ARTEMIS tendrán acceso in situ a las corrientes del viento solar y a las nubes de tormenta que se aproximen a nuestro planeta —una posible bendición para quienes pronostican el tiempo espacial. Además, trabajando desde puntos de Lagrange opuestos, las dos naves espaciales podrán medir la turbulencia en el viento solar a escalas nunca antes logradas por misiones que se llevaron a cabo previamente.

“ARTEMIS nos dará un nuevo entendimiento fundamental del viento solar”, predice David Sibeck, quien es científico del proyecto ARTEMIS, en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales. “Y eso es sólo para empezar”.

También ARTEMIS explorará la estela de plasma de la Luna, que es la cavidad turbulenta producida en el viento solar por la Luna misma, similar a la estela que deja atrás una lancha. Sibeck dice: “Esto es un laboratorio natural gigantesco, repleto de todo un zoológico de olas de plasma que aguardan ser descubiertas y estudiadas”.

Otro blanco para la misión ARTEMIS es la cola magnética de la Tierra. Como una manga de viento de un aeropuerto en un día ventoso, el campo magnético de la Tierra está estirado por la acción del viento solar, y forma de esta manera una cola que se extiende hasta la órbita de la Luna y más allá. Una vez al mes, aproximadamente cuando se produzca la Luna llena, las sondas ARTEMIS seguirán a la Luna a través de la cola magnética con el fin de realizar observaciones in situ.

“En particular, esperamos captar eventos de reconexión magnética”, dice Sibeck. “Estas son explosiones en el campo magnético de la Tierra que se asemejan a las erupciones solares, aunque a una escala mucho más pequeña”. ARTEMIS incluso quizás logre ver ‘plasmoides’ gigantes acelerados por las explosiones que golpean a la Luna durante las tormentas magnéticas.

Estas extravagantes exploraciones podrían tener aplicaciones mucho más terrenales. Las ondas de plasma y los eventos de reconexión interfieren con asuntos en la Tierra; por ejemplo, tienen influencia sobre las cámaras de reactores de fusión experimentales. Descubrimientos importantes proporcionados por ARTEMIS podrían ayudar en el avance de las investigaciones en el área de la energía renovable.

Después de pasar seis meses en los puntos de Lagrange, las naves ARTEMIS se moverán más cerca de la Luna —al principio, estarán a sólo 100 km de la superficie, pero luego incluso más cerca que eso. Desde esa corta distancia, las naves espaciales podrán observar el impacto que tiene el viento solar sobre un mundo rocoso que no posee un campo magnético para protegerlo.

“La Tierra está protegida del viento solar por el campo magnético planetario”, explica Angelopoulos. “La Luna, por otro lado, está completamente expuesta. No tiene magnetismo global”.

Estudiar cómo el viento solar electrifica, altera y erosiona la superficie de la Luna podría revelar información valiosa para futuros exploradores y podría dar a los científicos planetarios un indicio de qué está ocurriendo en otros mundos no magnetizados del sistema solar.

Sin embargo, orbitar la Luna es algo notablemente complicado debido a las irregularidades del campo gravitacional lunar. Enormes concentraciones de masa (llamadas “mascons”, en idioma inglés), que se esconden justo debajo de la superficie, ejercen tirones sobre las naves de formas inesperadas, causando que gradualmente se salgan de su órbita. ARTEMIS mitigará este problema usando órbitas muy alargadas, las cuales se extenderán desde unas pocas decenas de kilómetros hasta alcanzar los 18.000 km.

“Sólo estaremos cerca de la superficie lunar por breves períodos en cada órbita (acumulando así un conjunto de datos importante a lo largo de los años)”, explica Angelopoulos. “La mayor parte del tiempo estaremos a 18.000 km., donde podremos continuar estudiando el viento solar a una distancia segura”.

Estas naves espaciales moribundas en recuperación podrían tener una larga vida, después de todo.

Artículo cedido por.    Noticias Ciencia de la NASA

El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.







La Iniciativa Internacional sobre el Estado del Tiempo en el Espacio

10 11 2010

Noviembre 8, 2010: Motivados por el reciente incremento en la actividad solar, más de cien investigadores y funcionarios del gobierno se reúnen en Helwan, Egipto, para debatir sobre un asunto de importancia global: las tormentas solares. El “Primer Taller de la Iniciativa Internacional sobre el Estado del Tiempo en el Espacio” (ISWI, por su sigla en idioma inglés) se llevará a cabo desde el 6 de noviembre hasta el 10 de noviembre de este año, y está patrocinado por la Organización de las Naciones Unidas, la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA, por su sigla en idioma inglés) y la Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa (JAXA, por su sigla en idioma inglés).

“Las intensas tormentas solares pueden dañar las redes de energía eléctrica, inhabilitar satélites y confundir al Sistema de Posicionamiento Global (GPS, por su sigla en idioma inglés)”, dice Joe Davila, quien es el organizador de la reunión y director ejecutivo de la ISWI, en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA. “Esta reunión nos ayudará a estar preparados para el siguiente suceso importante”.

Haga clic en la imagen para ver el póster completo del Primer Taller de la Iniciativa Internacional sobre el Estado del Tiempo en el Espacio, que tendrá lugar en Helwan, Egipto

Un problema clave que los organizadores esperan resolver es la brecha —varias brechas, de hecho— que existe en la cobertura de las tormentas solares en nuestro planeta. Cuando una poderosa tormenta está ocurriendo, ondas de ionización se extienden a través de la atmósfera superior terrestre, corrientes eléctricas fluyen sobre la capa superficial del suelo y el campo magnético de toda la Tierra comienza a sacudirse.

“Estos son fenómenos globales”, dice Davila, “así que es importante que podamos monitorizarlos en todo el mundo“.

Los países industrializados suelen tener abundancia de estaciones de monitorización. Pueden llevar un registro del magnetismo local, de las corrientes superficiales y de la ionización, y pueden también proporcionar información útil a los investigadores. Sin embargo, las brechas son evidentes en los países en vías de desarrollo, particularmente en latitudes bajas cercanas al ecuador magnético terrestre.

Aunque el tiempo en el espacio está usualmente asociado con las regiones polares de la Tierra (las “auroras boreales”, por ejemplo), lo que ocurre en el ecuador puede ser igual de interesante. Por ejemplo, existe un fenómeno en la atmósfera superior terrestre llamado “anomalía ecuatorial”. Básicamente, es una fuente de ionización que da una vuelta completa alrededor de la Tierra una vez al día, siempre apuntando hacia el Sol. Durante una tormenta solar, la anomalía ecuatorial puede intensificarse y cambiar de forma, alterando de este modo las señales de los GPS de maneras inesperadas y tornando imposibles las comunicaciones tradicionales por radio.

“La cooperación internacional es esencial para el rastreo de la anomalía ecuatorial”, añade. “Ningún país puede hacerlo por sí solo”.

No es una coincidencia que la reunión inaugural de la ISWI tenga lugar en Egipto, un país ecuatorial. De las 30 naciones que están enviando representantes a la ISWI, más de dos tercios son naciones que se encuentran muy próximas al ecuador magnético. Esto podría conducir a una revolución en el estudio del tiempo en el espacio a bajas latitudes.

Un mapa de las estaciones de monitorización del tiempo en el espacio establecidas por acuerdo con la ISWI.

Además, hay mucho por hacer más allá del ecuador. Durante la reunión, los investigadores y estudiantes aprenderán cómo instalar estaciones de monitorización para rayos cósmicos, corrientes superficiales, tormentas magnéticas y auroras. Hay un fenómeno para todas las latitudes y todos los niveles de experiencia.

“Estamos ofreciendo todo un conjunto de oportunidades de investigación”, dice Davila.

Aquellos investigadores que no puedan asistir a la primera reunión tendrán muchas otras oportunidades. La Iniciativa Internacional sobre el Estado del Tiempo en el Espacio es un programa en curso con reuniones anuales planeadas en distintos lugares del mundo. La próxima reunión tendrá lugar en Nigeria, en el mes de noviembre de 2011.

Ningún país es demasiado remoto, demasiado pequeño o demasiado pobre para participar. De hecho, menciona Davila, “son los lugares más pequeños y aislados para los cuales necesitamos más la información. Todo el mundo está invitado”.

Artículo cedido por.    Noticias Ciencia de la NASA

El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.







Escudo Solar – Protegiendo la red eléctrica de América del Norte

10 11 2010

Nov. 5, 2010: Cada 100 años más o menos, llega a la Tierra una tormenta solar tan potente que cubre el cielo con auroras teñidas de color rojo intenso, hace que las brújulas apunten en la dirección equivocada y produce corrientes eléctricas que atraviesan la capa superficial de nuestro planeta. La más famosa de dichas tormentas, llamada el Evento Carrington de 1859, en efecto electrocutó a operadores de telégrafo y causó que algunas oficinas se incendiaran. Un informe del año 2008, emitido por la Academia Nacional de Ciencias, advierte que si dicha tormenta ocurriera hoy en día podríamos experimentar apagones sobre grandes áreas, con diversos daños para los transformadores ubicados en puntos clave.

¿Qué es lo que tiene que hacer un operador de servicio público?

El Sol se eleva por detrás de las líneas de alto voltaje en América del Norte.

Un nuevo proyecto de la NASA, denominado “Escudo Solar”, podría ayudar a mantener las luces encendidas.

“Escudo Solar es un nuevo sistema de pronóstico en fase experimental para la red de energía eléctrica de América del Norte”, explica el líder del proyecto Antti Pulkkinen, quien es un investigador asociado en la Universidad Católica de América y se encuentra trabajando en el Centro Goddard para Vuelos Espaciales, de la NASA. “Creemos que podemos localizar transformadores específicos y predecir cuáles de ellos van a ser golpeados con mayor rigor por un evento ocasionado por el estado del tiempo en el espacio”.

La principal causa de problemas en las redes eléctricas es la “CGI” —abreviatura de “corriente geomagnética inducida” o “GIC”, por su sigla en idioma inglés. Cuando una eyección de masa coronal (una nube de tormenta solar de mil millones de toneladas) se topa con el campo magnético de la Tierra, el impacto provoca que dicho campo se sacuda y se estremezca. Estas vibraciones magnéticas inducen corrientes prácticamente en todas partes, desde la alta atmósfera terrestre hasta el suelo que yace debajo de nuestros pies. Las poderosas CGI pueden sobrecargar los circuitos, pueden dejar fuera de funcionamiento a los fusibles y, en los casos extremos, pueden derretir las bobinas de los transformadores de uso industrial.

Esto ocurrió en realidad en Quebec, el 13 de marzo de 1989, cuando una tormenta geomagnética, mucho menos severa que el Evento Carrington, dejó completamente sin electricidad a la provincia entera durante más de nueve horas. La tormenta dañó transformadores en Quebec, en Nueva Jersey y en Gran Bretaña, y causó más de 200 desperfectos eléctricos a lo ancho de Estados Unidos, desde la costa este hasta la costa noroeste del Pacífico. Una serie similar de “tormentas de Halloween”, las cuales tuvieron lugar en octubre de 2003, causó un apagón regional en el sur de Suecia y quizás pudo haber dañado algunos transformadores en Sudáfrica.

Mientras que varias empresas de servicio público han avanzado para fortalecer sus redes eléctricas, en general, la situación sólo se ha agravado. Un informe del año 2009, presentado por la Corporación de la Confiabilidad Eléctrica de América del Norte (North American Electric Reliability Corporation o NERC, por su sigla en idioma inglés) y por el Departamento de Energía de Estados Unidos, arribó a la conclusión de que los sistemas de energía modernos tienen una “creciente vulnerabilidad y exposición a los efectos de una tormenta geomagnética severa”. La razón de fondo se puede entender rápidamente observando el siguiente diagrama:

Crecimiento de la red de transmisión de alta tensión y uso anual de energía eléctrica en Estados Unidos durante los últimos 50 años. Crédito: Corporación de la Confiabilidad Eléctrica de América del Norte y Departamento de Energía de Estados Unidos.

Desde el comienzo de la Era Espacial, la longitud total de las líneas eléctricas de alta tensión que atraviesan América del Norte se ha incrementado casi 10 veces. Esto ha convertido a las redes eléctricas en antenas gigantes para las corrientes inducidas geomagnéticamente. Con una demanda de energía que crece mucho más rápido que las redes mismas, las redes modernas proliferan de manera interconectada, y son llevadas al límite —lo cual resulta una receta ideal para tener problemas, de acuerdo con lo que expresa la Academia Nacional de Ciencias: “La escala y la velocidad de los problemas que podrían ocurrir [en estas redes modernas] tienen el potencial de impactar en los sistemas de energía de una manera que no se ha visto con anterioridad”.

Un apagón de gran escala podría prolongarse por un largo período, principalmente debido a los daños en los transformadores. Tal y como lo apunta el informe proporcionado por la Academia Nacional: “Estos aparatos de varias toneladas de peso no se pueden reparar in situ y, si se llegaran a dañar de esta forma, tendrían que ser reemplazados por unidades nuevas que podrían demorarse en llegar hasta 12 meses o más”.

Daños permanentes al Transformador Elevador de Voltaje de la Planta Nuclear de Salem, Nueva Jersey, ocasionados por la tormenta geomagnética que ocurrió el 13 de marzo de 1989. Fotografías cortesía de PSE&G

Esa es la razón por la que un pronóstico nodo por nodo de las corrientes geomagnéticas resulta potencialmente valioso. Durante las tormentas intensas, los ingenieros podrían proteger los transformadores más vulnerables desconectándolos de la red. Eso sólo provocaría un apagón, pero que sería únicamente temporal. Los transformadores que se protejan de esta forma volverían a funcionar normalmente una vez que la tormenta llegue a su fin.

Lo novedoso del Escudo Solar es su capacidad para generar predicciones vinculadas con los transformadores individuales. Pulkkinen explica cómo funciona:

“El Escudo Solar se activa cuando una eyección de masa coronal (EMC) es arrojada desde el Sol. Las imágenes proporcionadas por el satélite SOHO y por las sondas gemelas STEREO, de la NASA, nos muestran la nube de plasma desde tres puntos de vista, permitiéndonos así crear un modelo en 3 dimensiones de la EMC y predecir cuándo llegará a la Tierra”.

Mientras la EMC cruza el espacio entre la Tierra y el Sol, un recorrido que dura típicamente entre 24 y 48 horas, el equipo del Escudo Solar se prepara para calcular las corrientes de retorno por tierra. “Trabajamos en el Centro de Creación de Modelos Coordinado por la Comunidad de Goddard (Goddard’s Community Coordinated Modeling Center o CCMC, por su sigla en idioma inglés)”, dice Pulkkinen. El CCMC es un lugar donde destacados investigadores de todo el mundo han reunido sus mejores programas de computadora, basados en la física, con el fin de crear modelos de los eventos que tienen lugar en relación con el estado del tiempo en el espacio. El momento crucial tiene lugar aproximadamente 30 minutos antes del impacto, cuando la nube de plasma pasa sobre ACE, un satélite localizado a 1,5 millones de kilómetros de la Tierra. Los sensores ubicados a bordo de ACE realizan mediciones in situ de la velocidad de la EMC, así como de su densidad y de su campo magnético. Estos datos son enviados a la Tierra, al equipo del Escudo Solar que los está esperando.

“Nosotros introducimos estos datos en las computadoras del CCMC rápidamente”, relata Pulkkinen. “Nuestros modelos predicen los campos y las corrientes en la atmósfera superior y extienden estas corrientes hasta la superficie de la Tierra”. Con menos de 30 minutos de anticipación, el Escudo Solar puede emitir una alerta a las empresas de servicio público con información detallada sobre las CGI.

Pulkkinen hace hincapié en que el Escudo Solar se encuentra en fase experimental y en que nunca ha sido puesto a prueba durante una tormenta geomagnética severa. Un pequeño grupo de empresas de servicio público han instalado monitores de corriente en puntos clave de la red de energía con el propósito de ayudar al equipo a revisar sus predicciones. Sin embargo, hasta el momento, el Sol se ha mantenido tranquilo, en general. Sólo se observaron algunas tormentas relativamente débiles durante el año pasado. El equipo necesita más datos.

“Nos gustaría que más compañías de electricidad se unieran a nuestro esfuerzo de investigación”, añade. “Cuanto más datos podamos acumular, más rápido podremos poner a prueba y mejorar el Escudo Solar”. Las compañías de electricidad trabajan con el equipo a través del Instituto de Investigaciones sobre Energía Eléctrica (Electric Power Research Institute o EPRI, por su sigla en idioma inglés). Claro que algunas tormentas también ayudarían a poner a prueba el sistema. Y están aproximándose. Se espera que el siguiente máximo solar se produzca alrededor del año 2013, de modo que es sólo cuestión de tiempo.

Artículo cedido por.    Noticias Ciencia de la NASA

El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.







¿Estaba Galileo Equivocado?

8 11 2010

Usando lásers que rebotan en la Luna, un grupo de investigadores está poniendo a prueba, con el apoyo de la NASA, una de las ideas fundamentales de la física moderna.

Un esquema del legendario experimento de Galileo Galilei.

Mayo 6, 2004: Hace 400 años — o al menos así lo cuenta la historia — Galileo Galilei empezó a dejar caer objetos desde lo alto de la Torre inclinada de Pisa: balas de cañón, balas de mosquetón, oro, plata y madera. Posiblemente él esperaba en un principio que los objetos más pesados cayeran más rápido. Pero no fue así. Todos tocaban tierra al mismo tiempo, y de esta manera hizo un gran descubrimiento: la gravedad acelera a todos los objetos del mismo modo, independientemente de su masa o composición.

Derecha   : Un esquema del legendario experimento de Galileo Galilei.

Hoy en día esto se conoce como la “Universalidad de la Caída Libre” o “Principio de Equivalencia”, y es una de las bases de la física moderna. En particular, Einstein construyó su teoría de la gravedad, es decir, la teoría general de la relatividad, asumiendo que el Principio de Equivalencia es cierto.

Pero, ¿qué pasaría si no fuera cierto?

“Algunas teorías modernas sugieren de hecho que la aceleración de la gravedad sí depende de una forma muy sutil de la composición del objeto”, afirma Jim Williams, un físico del Laboratorio de Propulsión a Chorro (Jet Propulsion Laboratory ó JPL) de la NASA. Si fuese así, la teoría de la Relatividad tendría que reevaluarse; habría una revolución en la física.

Un grupo de investigadores financiados por la NASA van a probar el Principio de Equivalencia disparando rayos láser a la Luna.

“El cálculo de la distancia Tierra-Luna (en inglés “lunar ranging”) es una de las herramientas más importantes que tenemos para buscar imperfecciones en la Teoría General de la Relatividad”, dice Slava Turyshev, un científico del JPL que trabaja con Jim Williams y con otros investigadores en el proyecto.

Izquierda: Un arreglo de retroreflectores que fue dejado sobre la Luna por los astronautas de la misión Apolo 14. Espejos similares fueron colocados por la tripulación de las misiones Apolo 11 y 15, y por un par de vehículos Lunokhod en la época de la Unión Soviética.

Este experimento es posible porque, hace más de 30 años, los astronautas de las misiones Apolo pusieron espejos sobre la Luna — pequeños arreglos de retroreflectores que pueden interceptar rayos láser provenientes de la Tierra y rebotarlos en la misma dirección. Usando rayos láser y espejos, los investigadores pueden enviar una señal a la Luna y monitorear con precisión su movimiento alrededor de la Tierra.

Es una versión moderna del experimento de la Torre inclinada de Pisa. Solo que en lugar de dejar caer balas al suelo, los investigadores observarán cómo caen la Tierra y la Luna hacia el Sol. Como si fuesen balas de cañon y mosquete, que son arrojadas desde lo alto de la Torre, la Tierra y la Luna están hechas de una mezcla diferente de elementos, y tienen diferentes masas. ¿Son acaso los dos astros acelerados hacia el Sol a la misma velocidad? Si es así, el Principio de Equivalencia sigue siendo válido, pero si no, entonces empieza la revolución.

Una violación del Principio de Equivalencia se daría a notar como una pequeña desviación en la órbita de la Luna, ya sea en dirección al Sol o alejándose de él. “Usando masas tan grandes como la Tierra y la Luna, podríamos ser capaces de mostrar este efecto sutil, si es que existe”, hace notar Williams.

Los científicos han estado enviando señales a la Luna desde los días del Apolo. Hasta ahora, la teoría de la gravedad — y el principio de equivalencia — se han mantenido incólumes hasta una precisión de unas cuantas partes en 1013. Pero esto aún no es lo suficientemente exacto como para comprobar todas las teorías que intentan derrocar a la de Einstein.

Las actuales mediciones de la distancia a la Luna — unos 385.000 km — tienen un error de alrededor de 1,7 cm en promedio. Pero a partir del próximo otoño, una nueva instalación patrocinada por la NASA y la Fundación Nacional para la Ciencia (National Science Foundation ó NSF) ayudará a mejorar la precisión casi 10 veces, dejando una incertidumbre de solamente 1 ó 2 mm. Este salto en la exactitud del experimento significará para los científicos el poder detectar desviaciones de la teoría de Einstein 10 veces más pequeñas de lo que actualmente es posible, las cuales podrían ser suficientes para encontrar evidencia de errores.

Para probar esta nueva magnitud de precisión, la instalación, cuyo nombre es Operación de Cálculo de Distancias Tierra-Luna del Observatorio de Apache Point (en inglés Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation ó simplemente APOLLO), deberá ser capaz de cronometrar el tiempo que los pulsos láser tardan en ir y regresar de la Luna con una exactitud de unos cuantos picosegundos, es decir una billonésima de segundo (10-12). La velocidad de la luz es conocida — aproximadamente 300.000 km por segundo — de manera que al medir el tiempo de ida y vuelta del pulso de láser les dirá a los científicos cuál es la distancia entre el telescopio APOLLO y el espejo que se encuentra en la superficie lunar.

Arriba: El cálculo láser de distancias Tierra-Luna funciona por medio del envío de pulsos de luz láser a los reflectores situados en la Luna y atrapando los fotones que regresan. Se muestra aquí el experimento, instalado en el Observatorio McDonald de la Universidad de Texas.

¿Cómo es que el APOLLO logra esta mejoría de 10 veces en la precisión del experimento? Primero que nada, utilizando un telescopio más grande que el que se tenía en las antiguas instalaciones del Observatorio McDonald en Texas — 3,5 metros contra 0,72 metros. El espejo de diámetro más grande permite al APOLLO atrapar más de los fotones que regresan de la Luna, explica Tom Murphy, un profesor de la Universidad de California en San Diego, y quien es la mente maestra detrás del diseño del APOLLO. El telescopio más pequeño atrapa, en promedio, solamente un fotón de retorno por cada 100 pulsos de láser enviados a la Luna (¡a pesar de que cada pulso contiene más de 1017 fotones!); el nuevo telescopio APOLLO atrapará cerca de 5 fotones de cada pulso, lo que mejora notablemente la calidad estadística de los resultados.

Varias perturbaciones potenciales han de ser, sin embargo, consideradas. La atmósfera terrestre es una de ellas, ya que puede distorsionar el camino que sigue el pulso de luz láser, del mismo modo en que hace que la luz de las estrellas titile y tiemble. Otra es debida a los minúsculos movimientos tectónicos del suelo debajo del observatorio APOLLO, que son típicamente de unos cuantos centímetros por año, lo cual puede afectar los resultados a largo plazo. Por esta razón, los directivos del proyecto escogieron el pico de una montaña cerca de White Sands, Nuevo Mexico, que tiene una atmósfera local particularmente tranquila y un suelo relativamente más estable. Además, están instalando un gravitómetro superconductor y un sensor GPS de precisión junto al observatorio para detectar movimientos lentos en el suelo, y un arreglo de barómetros de precisión que medirán continuamente el estado de la atmósfera.

Izquierda: Localización de los retroreflectores lunares. Los sitios marcados con una “A” son sitios de aterrizaje de las misiones Apolo. Los sitios indicados con una “L” denotan vehículos Lunokhod soviéticos.

Williams y Turyshev recibieron recientemente fondos de la Oficina de Investigacions Físicas y Biológicas de la NASA para mejorar los programas de computador que se usan para analizar las mediciones en casi un orden de magnitud para adecuarse a las capacidades del experimento de Nuevo México. “Ahora será necesario enfrentarnos con muchos más efectos pequeños a nivel milimétrico”, anota Turyshev.

Por medio de una meticulosa contabilidad de estos pequeños efectos, la Universalidad de la Caída Libre… podría ser derrumbada.

Muchos físicos considerarían esto buenas noticias. Ellos han estado intrigados desde hace años por una curiosa incompatibilidad entre la relatividad general y la mecánica cuántica. Las dos teorías, tan exitosas cada una en su propio reino, son como dos diferentes lenguajes que describen al Universo de dos modos fundamentalmente distintos. . Encontrar un error en los soportes de la relatividad podría ser el inicio del camino hacia la creación de una “Teoría del Todo”, que finalmente combine a la física cuántica y a la gravitación en un solo marco armonioso.

Desde Pisa, en Italia, hasta la Luna y hasta White Sands, Nuevo Mexico: este es un experimento que abarca cientos de años y cientos de miles de kilómetros. Pronto, tal vez, tengamos las respuestas.

Artículo cedido por.    Noticias Ciencia de la NASA

El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.







Un géiser de gas venenoso indica que habrá sorpresas que provienen de un cometa

3 11 2010

Nov. 2, 2010: Mientras la sonda Deep Impact, o Impacto Profundo, en idioma español, (EPOXI), de la NASA, se aproxima al cometa Hartley 2 con el fin de lograr un encuentro cercano, el 4 de noviembre, los científicos de la misión están seguros de una sola cosa:

“Estamos a punto de sorprendernos”, dice el investigador principal Mike A’Hearn, de la Universidad de Maryland. “Este cometa no se parece a ninguno de los que visitamos antes, y no sabemos qué vamos a encontrar”.

En los últimos años, naves espaciales internacionales han volado cerca de los núcleos de cuatro cometas: Halley, Tempel 1, Borrelly y Wild 2. Deep Impact incluso abrió un hoyo en uno de ellos (Tempel 1) para ver qué había debajo de la superficie. Esos sobrevuelos previos, sin embargo, quizás no hayan preparado a los investigadores para el cometa Hartley 2.

“El cometa Hartley 2 es más pequeño pero mucho más activo que los otros”, explica A’Hearn. “A pesar de que su núcleo mide solamente 2 kilómetros de ancho (un cuarto el tamaño de Tempel 1), está despidiendo cinco veces más gas y polvo”.

Asimismo, el cometa ya ha conmocionado al equipo científico debido a la producción de un gran caudal masivo de CN, el radical cianógeno comúnmente conocido como “cianuro”. El cianuro en sí no fue la sorpresa, ya que es un componente común de los núcleos de los cometas. En cambio, lo que dejó perplejos a los investigadores fue el tamaño y la pureza de la explosión.

“La abundancia de CN en la atmósfera del cometa se incrementó en un factor de cinco durante un período de ocho días en el mes de septiembre; eso es enorme”, dice A’Hearn. “Curiosamente, no obstante, no hubo un incremento de polvo”.

Esto desafía a la sabiduría convencional. Se cree que los núcleos de los cometas son un conjunto de hielo, roca y partículas de polvo volátiles, generalmente bien mezclados. Cuando el hielo se evapora para producir un chorro de gas, el polvo naturalmente lo acompaña. Pero esta explosión fue solamente de gas.

La atmósfera del cometa Hartley 2 fue inundada con radicales cianógenos a mediados de septiembre de 2010. Crédito: EPOXI

“Nunca antes vimos esta clase de actividad en un cometa. La cantidad de gas sugiere un evento global; pero ¿cómo podría ocurrir un evento como ese sin polvo? Es un misterio”.

A’Hearn destaca que los lectores no deberían preocuparse por un “cometa venenoso”. En primer lugar, el cometa Hartley 2 está a más de 17,7 millones de kilómetros (11 millones de millas) de distancia de la Tierra. No hay contacto directo entre nuestro planeta y la cubierta gaseosa del cometa. Y lo que es más, el cianuro en estado gaseoso es muy difuso. Si alcanzara a la Tierra, no podría penetrar la densa atmósfera de nuestro planeta.

El mes de mayo del año 1910 es un buen ejemplo: Los astrónomos acababan de anunciar que la Tierra estaba atravesando la cola del cometa Halley, que contenía cianuro, lo cual provocó cierto pánico. La gente caminaba por las calles de la ciudad de Nueva York con máscaras de gas y los comerciantes inescrupulosos ganaban dinero vendiendo “comprimidos contra el cometa” para contrarrestar el veneno. Nada sucedió. Incluso el contacto directo con la cola del cometa Halley no produjo efectos secundarios.

Último momento: Imágenes del radar de Arecibo proporcionan una primera vista del núcleo de Hartley.

La verdadera trascendencia de la explosión de Hartley 2 tiene que ver con la intriga. Algo misterioso está sucediendo… y estamos a punto de averiguar de qué se trata.

El sobrevuelo comienza oficialmente en la noche del 3 de noviembre, cuando la sonda Deep Impact/EPOXI se encuentre a aproximadamente 18 horas de su máximo acercamiento. Durante las primeras etapas del encuentro, todas las imágenes tomadas de cerca serán guardadas en la nave espacial. Esto se debe a que Deep Impact no puede apuntar simultáneamente su antena de alta ganancia hacia la Tierra y sus dispositivos de imágenes hacia el cometa.

El máximo acercamiento se producirá alrededor de las 10 de la mañana EDT (hora diurna del Este), del 4 de noviembre, a una distancia de 700 kilómetros (435 millas). Aproximadamente media hora después, la cambiante geometría del encuentro hará posible la simultaneidad de comunicaciones e imágenes. Con su gran antena una vez más apuntada hacia la Tierra, la sonda Deep Impact/EPOXI comenzará a transmitir imágenes de cerca del cometa Hartley 2. La descarga completa de datos tomará varias horas.

“Estaremos esperando”, dijo A’Hearn. “Las mejores imágenes no llegarán a la Tierra sino hasta muchas horas después de que tenga lugar el encuentro real”.

Los datos que proporcione el encuentro cercano continuarán siendo descargados hasta el 6 de noviembre, pero la NASA dará a conocer resultados preliminares antes de esa fecha. Una conferencia de prensa en vivo está prevista para el 4 de noviembre a las 4 de la tarde EDT (hora diurna del Este), ó 1 de la tarde PDT (hora diurna del Pacífico

Artículo cedido por.    Noticias Ciencia de la NASA

El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.