caosyciencia.com presenta su nueva web
Copio y pego la introducción de la genial Annia Domenech, artífice de esta web. Mucha suerte.
Bienvenidos al nuevo caosyciencia
Annia Domènech / 11-11-2011
“Renovarse o morir” parece ser la máxima en Internet. Ante semejante disyuntiva, el equipo de caosyciencia decidió decantarse por la primera posibilidad con un instinto de supervivencia que, pensamos, nos honra. Tras unos meses en los que ha habido que sortear escollos de distinta índole llega a sus pantallas, y a las de todos aquellos que lo deseen, el nuevo caosyciencia.
¿Y cómo es la nueva página? Pues es más y es menos. Más blanca, ancha, ergonómica, intuitiva, moderna… Menos tétrica, confusa, retrógrada… Más ciencia y menos caos para una web que lleva casi diez años proponiendo nuevos contenidos con un solo parón en su haber, el de los pasados meses como consecuencia del impacto de un meteorito en su sede. Si se sorprenden con esta afirmación es que ya no recuerdan las últimas peripecias del Profesor Torcuato y sus alumnos, ni probablemente la tarea de verano que este ilustre docente había encomendado a los lectores de caosyciencia. En fin, borrón y cuenta nueva. No vamos a empezar una nueva etapa con viejos agravios.
Quizás opinan que la antigua página era mucho mejor y que no había necesidad de actualizarla… Están en su derecho, qué duda cabe. Pero por favor no compartan inmediatamente este pensamiento con nosotros. Esperen a que se nos haya pasado la euforia por haber concluido la tarea, a que empecemos a decirnos que esto o aquello hubiera sido mejor así o asá. Calculamos en siete días, siete horas, siete minutos y siete segundos el tiempo necesario para poner de nuevo los pies en el suelo porque la cabeza… la cabeza permanecerá en las estrellas, como corresponde al equipo de una publicación del Instituto de Astrofísica de Canarias.
Dicho lo dicho, y sin tener nada más que añadir bajo forma epistolar, les remitimos a los futuros contenidos directamente en la web o por el sistema de recepción que más les convenga: correo electrónico, RSS, Facebook… Esperamos que sean de su interés.
Un saludo cordial,
El equipo de caosyciencia
PD. Para que vean que somos reincidentes, pueden ver en el multimedia relacionado la penúltima muda de caosyciencia, que tuvo lugar a finales de 2004.
Se acabaron las vacaciones
Al menos para mí y por ahora. Bienvenidos todos los que han regresado. Los demás que disfruten mientras puedan.
[caosyciencia] Profesor Torcuato: ¡Vacaciones para todos!
Artículo extraído de la web caosyciencia (enlace en la imagen)
Luis García Leiva
11-07-2011
[caosyciencia] Navegando con las estrellas: un futuro incierto
Artículo extraído de la web caosyciencia (enlace en la imagen)
Mínia Manteiga Outeiro / Pablo López Varela y Alsira Salgado Don
22-06-2011
Comenzamos este tercer y último artículo de la serie “Navegando con las estrellas” haciendo un breve resumen de la revolución científica, que en las artes de la navegación se produjo en el siglo XVIII.
A lo largo de este siglo se realizan nuevas tablas de posiciones astronómicas y se publican los primeros almanaques náuticos con las efemérides necesarias para poder aplicar los recientes métodos de posicionamiento. Entre los marinos es ya familiar el concepto de loxodrómica, la trayectoria que recorre un buque manteniendo un rumbo constante. Aparecen, asimismo, los instrumentos de reflexión para la observación de alturas (octantes y quintantes), más cómodos de utilizar y mucho más precisos que los anteriores. Y se consolida la aplicación de las correcciones a las alturas observadas de los astros, con lo que la medición de los ángulos estelares alcanza una gran exactitud.
Y no sólo esto. Se construyen agujas náuticas más sensibles y los estudios sobre geomagnetismo permiten conocer con mayor exactitud las variaciones entre el rumbo marcado por la aguja y el real. Se generaliza el uso de la llamada proyección de Mercator en la elaboración de las cartas de navegación, y éstas se vuelven mucho más precisas gracias al trabajo de los institutos hidrográficos oficiales de cada país. Finalmente, se obtiene la solución por dos vías distintas al que hasta entonces había sido uno de los problemas más célebres en la historia de la ciencia: el cálculo de la longitud geográfica. Una vía es la de los cronómetros marinos de John Harrison, que permiten conocer a bordo la hora de Greenwich y por tanto las coordenadas de los astros a observar (extraídas del almanaque náutico). La otra es el método de las distancias lunares, ya conocido pero inviable hasta la aparición de los instrumentos de reflexión y de las nuevas efemérides astronómicas.
En la situación descrita, empleando como base la resolución trigonométrica del denominado triángulo de posición (triángulo esférico de la esfera celeste cuyos vértices son el polo celeste, la posición del astro y el cenit del observador), fueron apareciendo multitud de métodos particulares para el cálculo de la latitud y de la longitud, que poco a poco se incorporaron a los tratados de navegación de la época y a la rutina de a bordo.
Esta avalancha de innovaciones pronto hizo evidente que la formación de los pilotos había quedado desfasada. La simple memorización de las reglas a aplicar en cada caso no bastaba, había además que entenderlas. Los gobiernos de los países con tradición marítima impusieron una oficialidad cada vez más ilustrada a bordo de sus buques. Se instituyeron escuelas oficiales de náutica, en las cuales los pilotos recibían una extensa instrucción en matemáticas y astronomía, así como en el uso de los nuevos instrumentos. Y se prestaba atención a las publicaciones náuticas que iban apareciendo. De este modo, se instaura a bordo de los buques la “ciencia de la navegación”, de estudio obligatorio para todos aquellos que deseaban ser pilotos y con un espacio propio entre las demás disciplinas.
Las nuevas generaciones de pilotos y capitanes formados con esta nueva filosofía ilustrada, tomaron en parte el relevo de los astrónomos y matemáticos en la evolución de esta nueva ciencia. Los hitos contemporáneos más importantes en la navegación astronómica provienen de descubrimientos de marinos. Como ejemplo podemos citar la invención del sextante, en 1759, por parte del capitán John Campbell. Derivado de los anteriores instrumentos de reflexión (quintantes y octantes), el sextante supuso una autentica revolución en la medición de alturas en la mar. Todavía hoy en día, con pequeñas mejoras en cuanto a su diseño y óptica, es parte del equipamiento obligatorio de los buques mercantes. Otro ejemplo es el descubrimiento de la recta de altura como lugar geométrico de posición, que constituye la base de los métodos de posicionamiento astronómicos actuales. Fue realizado en 1837 por el capitán Thomas H. Summer a la edad de treinta años. Este graduado de Harvard hizo su hallazgo tras haber navegado setecientas millas a través del Atlántico sin poder situarse debido a las adversas condiciones meteorológicas. Encontrándose en una situación comprometida cerca de la costa irlandesa, la observación de una altura del Sol le permitió obtener una línea de posición sobre la carta, lo que posiblemente salvó al buque de varar en la costa de Gales.
Respecto a la situación actual de la navegación astronómica, podríamos decir que se encuentra estancada desde mediados del siglo XX, salvo honrosas excepciones, en cuanto al desarrollo de nuevos métodos e instrumentos. Este hecho en ningún caso implica que esta ciencia esté obsoleta, sino que meramente refleja el alto grado de desarrollo alcanzado en la fabricación de sextantes y en el establecimiento de una sencilla metodología estándar plenamente afianzada en la rutina del marino y que se ha visto simplificada en las dos últimas décadas con la aparición de programas de software especializado y de las calculadoras programables. Otro factor que incita a considerarla caduca, esta vez en cuanto a la vigencia de su aplicación práctica, es la implantación generalizada de los sistemas de navegación por satélite.
Actualmente todo buque lleva instalado cuando menos un receptor de GNSS, que le permite conocer con un alto grado de exactitud su posición en todo momento. Los sistemas de posicionamiento por satélite han revolucionado la navegación marítima y han desplazado a las observaciones astronómicas en alta mar. Un receptor GNSS (GPS, GLONASS, o combinado GPS-GLONASS) no depende de que el cielo esté o no nublado ni requiere una intervención del marino (a lo sumo pulsar un botón, o dos), ofrece una precisión mayor e incluso cuesta menos que un buen sextante. En ningún caso pueden negarse sus ventajas sobre los métodos de navegación astronómica tradicionales. Sin embargo, debe recordarse que la observación de los astros es la única técnica con la que cuenta el marino para situarse en la mar que no depende de sistemas externos, tan solo de su propia pericia.
Así lo viene considerando la Organización Marítima Internacional. En su Convenio Internacional sobre normas de formación, titulación y guardia para la gente del mar, establece que los futuros oficiales deben aprender a determinar la situación del buque utilizando los cuerpos celestes, y los errores del compás magnético y giroscópico empleando medios astronómicos. A día de hoy, en los estudios universitarios de náutica, la enseñanza de la navegación astronómica forma parte de las materias de navegación. En ellas los alumnos no sólo reciben la formación necesaria para la aplicación de la diversa metodología relacionada con la astronomía de posición sino que también adquieren conocimientos profundos de astronomía general.
Tal vez éste no sea el foro más indicado para comenzar un debate sobre la adaptación de las enseñanzas universitarias al EEES (Espacio Europeo de Educación Superior), pero los autores no podemos dejar de expresar nuestra preocupación en el caso de la Náutica. En este nuevo marco, con una asignación reducida de horas en favor de “tutorizaciones”, las materias de navegación se han visto significativamente mermadas de contenidos teóricos. Sin posibilidad de explicar de forma completa los fundamentos, los docentes nos veremos obligados a limitar la enseñanza de la navegación astronómica a lo que ya fue allá por el siglo XVI y XVII: la simple aptitud para aplicar reglas dejando por el camino el entendimiento de las mismas. Los pilotos ya no podrán ser considerados científicos, al menos en cuanto a las ramas de la Astronomía que les son propias. La ciencia de la astronomía náutica es posible que sea relegada a una simple afición o pasatiempo de aquellos que todavía mantengan ese espíritu romántico que acompañó a los marinos españoles durante una buena parte de nuestra historia.
Bibliografía:
Cotter, Charles H.: “A history of the navigator’s sextant”. Brown, Son & Ferguson, Glasgow 1983.
García Franco, Salvador: “Historia del Arte y Ciencia de navegar. Desenvolvimiento histórico de «los cuatro términos» de la navegación”. Instituto Histórico de Marina, Madrid 1947.
Selles, Manuel: “Astronomía y navegación en el siglo XVIII”. Colección Akal, Historia de la ciencia y de la técnica. Ediciones Akal. Madrid, 1992.
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Pablo López Varela y Alsira Salgado Don
Pablo es Doctor en Marina Civil. Profesor contratado doctor en la E.T.S de Náutica y Máquinas de la Universidad de A Coruña.
Alsira es Licenciada en Náutica y Transporte Marítimo, Capitán de la Marina Mercante. Profesora interina de sustitución en la E.T.S de Náutica y Máquinas de la Universidad de A Coruña.
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[caosyciencia] Siete años en Saturno
Artículo extraído de la web caosyciencia (enlace en la imagen)
Angel Gómez Roldán
14-06-2011
Hace ya casi siete años, el 1 de julio de 2004, la sonda espacial Cassini se situó en órbita en torno a Saturno tras igualmente casi siete años de viaje interplanetario, pues abandonó la Tierra en octubre de 1997. Desde ese momento, y hasta ahora, la nave ha realizado más de un centenar de órbitas en torno al planeta anillado, sobrevolando docenas de veces sus mayores satélites. En el caso de Titán, lo ha hecho en ochenta ocasiones.
Cassini ha revolucionado nuestro conocimiento del planeta más emblemático de todo el Sistema Solar: Saturno, sus mundos de hielo y las complejas interacciones y dinámicas entre él, sus anillos y la multitud de lunas que lo circundan. Entre los hitos más notables de esta exitosa misión se encuentran el primer descenso de un artefacto humano (la sonda europea Huygens, que iba de pasajera de Cassini) en Titán, el hallazgo de mares y lagos de hidrocarburos líquidos en este satélite o el descubrimiento de géiseres activos de agua en la luna Encélado, por mencionar sólo algunos de ellos.
Esta sonda espacial, que goza de excelente salud, se encuentra en la actualidad en la segunda de las extensiones de su misión original. La duración inicial de la misma comprendió desde la entrada en órbita alrededor del Planeta Anillado en julio de 2004 hasta junio de 2008.
Equinoccio, la primera prórroga, tuvo lugar de julio de 2008 a septiembre de 2010. Recibió este nombre al coincidir con esta fase de la órbita de Saturno. En el equinoccio saturnino, que ocurrió en agosto de 2009, el Sol se encontraba alineado con el ecuador del planeta, y por ello sus anillos, que giran en torno a la “cintura” de este cuerpo, no recibían apenas luz solar.
A medida que Saturno ha ido girando alrededor de nuestra estrella, la inclinación de los rayos solares ha cambiado. En mayo de 2017 comenzará el verano en su hemisferio norte: será el momento del solsticio de verano. Así, con el objetivo de estudiar los cambios en el mundo anillado a lo largo de este periodo de tiempo, la segunda prórroga de la misión de Cassini, que empezó en septiembre de 2010, se ha denominado Solsticio. Se pretende que finalice cuando la sonda se precipite sobre la atmósfera de Saturno en 2017, lo que coincidirá previsiblemente con el agotamiento del combustible que lleva a bordo para efectuar sus maniobras orbitales.
¿Cómo resumir en unas líneas el abanico de descubrimientos que ha realizado Cassini en sus siete años de actividad? Con un vistazo al multimedia de este artículo nos podemos hacer una ligera idea de las maravillas que esta sonda espacial ha encontrado en el sistema de Saturno y sus más de sesenta lunas, pero daremos a continuación unas pinceladas de algunos de los hitos más recientes de esta productiva misión.
En 2010 los científicos detrás de Cassini descubrieron en Titán el que parece ser el mejor candidato para un criovolcán, o volcán de hielo. Debido a las gélidas temperaturas imperantes en esta lejana región del Sistema Solar, no es la roca fundida la que crea los volcanes, sino el hielo de agua y otros compuestos congelados. Estos volcanes expulsarían lavas de metano procedente del interior de Titán, lo que podría explicar la persistencia de este compuesto en la atmósfera del satélite. Puesto que la radiación ultravioleta del Sol destruye el metano a lo largo del tiempo, debe existir un mecanismo que lo reponga.
Y siguiendo con el mayor satélite de Saturno, el año pasado varios grupos de científicos publicaron trabajos en los que exponían indicios de la existencia de playas, bahías y deltas en las orillas de Ontario Lacus, el mayor de los lagos de metano, etano y propano líquidos del hemisferio sur de Titán, con unos quince mil kilómetros cuadrados de superficie. Las observaciones de radar muestran que el lago es muy poco hondo, con una media de unos dos metros de profundidad. Asimismo, debido a la viscosidad de su composición y a la total ausencia de viento, parece que las olas de Ontario Lacus no deben sobrepasar el milímetro de altura (¡!)
Otro hallazgo de actualidad es la observación por vez primera de relámpagos en luz visible en la atmósfera de Saturno. Detectados en radio desde las misiones Voyager en los años ochenta, no ha sido hasta la llegada del equinoccio en 2009, cuando la luz del Sol caía directamente sobre el ecuador del planeta y apenas iluminaba los anillos, que ha habido la suficiente oscuridad en la atmósfera como para que las cámaras de Cassini pudieran fotografiar estas gigantescas descargas eléctricas en las nubes tormentosas del planeta.
Y para acabar con este apresurado resumen de la ciencia de Cassini, un misterio que tiene en jaque a los geólogos planetarios: la extraña anomalía térmica de Mimas, otro de los satélites de Saturno. De apenas cuatrocientos kilómetros de diámetro, Mimas muestra en su superficie unas diferencias de temperatura diurna completamente inesperadas. Una región de la luna es del orden de quince Kelvin más fría que la otra, con una frontera entre ambas con forma de letra uve tumbada, lo que le ha valido el apodo del satélite PacMan, por su parecido con el popular videojuego. Curiosamente, esta región más fría está centrada en el mayor cráter de impacto de Mimas, Herschel, y además es también la que mira en la dirección del movimiento orbital del satélite. ¿Qué conexión hay entre todos estos hechos?
De lo que no cabe duda es que Cassini seguirá sorprendiéndonos… En la web de la misión se pueden consultar con todo detalle los pormenores y actualizaciones de la misma, junto con las espectaculares fotografías y animaciones que transmite desde 1.500 millones de kilómetros de distancia. Felicidades en su séptimo aniversario, y que cumpla muchos más…
[caosyciencia] Los héroes del pasado ¿y del futuro?
Artículo extraído de la web caosyciencia (enlace en la imagen)
Annia Domènech
06-06-2011
No todos los días uno puede compartir el desayuno con un ser de carne y hueso, qué duda cabe, pero al que una o más estancias fuera de la Tierra han dado un barniz “espacial”. La celebración del medio siglo de la primera ida del hombre al espacio, que realizó un joven soviético de nombre Yuri Gagarin, convertido tras su gesta en un héroe, ha propiciado la exposición en pleno de los cosmonautas, a los que se pasea por todo el planeta con la excusa de variadas conmemoraciones, concursos para jóvenes, congresos… Estos héroes de antaño se prodigan con generosidad, acaso aprovechando los resquicios de lo que fue una realidad y ahora es un recuerdo: la supremacía soviética en la conquista del espacio (puestos a ser épicos, qué expresión mejor que esta).
Pese a todos los cambios políticos y económicos que ha experimentado la actual Rusia, se ha hablado mucho de los millonarios que con su estancia turística fuera de la Tierra han llenado las arcas de su agencia para el espacio, este país sigue en la que fue llamada carrera espacial y ahora es más bien un paseo al atardecer. Los rusos asegurarán, tras la jubilación del programa de los transbordadores espaciales, el transporte de astronautas a la Estación Espacial Internacional con sus naves Soyuz. Finalizada la misión STS-134 de NASA con el transbordador Endeavour, sólo queda un vuelo del transbordador Atlantis. Después se habrá acabado una era, la protagonizada por un tipo de vehículo que funciona como un cohete en el despegue, como un satélite en órbita y como un avión al aterrizaje. Y el correo de mercancías se realizará con vehículos automáticos, por ejemplo los de la Agencia Europea del Espacio (ESA), los ATV (Automated Transfer Vehicle).
Los proyectos aeroespaciales necesitan cada vez más de una participación internacional. El cosmonauta Sergei Konstantinovich Krikalyov, que posee el record de permanencia en el espacio con más de 800 días en el mismo y fue el primer ruso en volar en un transbordador espacial de NASA, defendió durante un encuentro con la prensa en París, el famoso desayuno del que hablábamos al comienzo del artículo, la constitución de una “Agencia Aeroespacial Mundial” en un futuro, un poco a semejanza de lo que la Agencia Espacial Europea (ESA) supone para Europa pero ampliada a todo el planeta. Y destacó que la Estación Espacial Internacional (ISS) es esto, internacional.
Esta opinión, si se analiza un poco, resulta utópica: incluso la ISS, símbolo de la colaboración entre países, es en cierto modo un espejismo: al menos tres cuartas partes de sus componentes son estadounidenses. La realidad es que si Estados Unidos decide cesar de respaldar sus programas de exploración del espacio y conocimiento del Universo, como parece que está haciendo principalmente por razones presupuestarias, ¿quién tomará el relevo? Moscú, a pesar de su papel de “backup”, está también en una encrucijada económica. Nos permitimos el uso de este término en inglés por lo mucho que se emplea en la tecnología espacial. Se refiere a los procedimientos “por si acaso” que existen en caso de avería del sistema principal. En las misiones espaciales todas las acciones tienen alternativas redundantes, tanto por la seguridad de los astronautas como por el buen funcionamiento de los instrumentos.
Las reparaciones en un medio extremadamente agresivo como es el espacio exterior resultan arduas y, con frecuencia imposibles. En ocasiones un fallo técnico que en tierra supondría una cuestión de detalle se convierte allá arriba en un reto de proporciones inconmensurables y da al traste con décadas de trabajo e ingentes cantidades de dinero. Esto hubiera podido ser el caso, por ejemplo, del conocido Telescopio Espacial Hubble, que tantas y tan bellas imágenes ha proporcionado, además de la excelente ciencia que ha hecho posible, si no hubiera sido concebido para permitir ser reparado una vez en órbita.
Al principio de la vida activa de este telescopio, lanzado en 1990, fue evidente que algo no funcionaba bien: las imágenes que obtenía eran borrosas en comparación con la calidad esperada, aunque continuaban siendo mejores que las conseguidas desde tierra. El problema resultó proceder del espejo primario, con un pequeño defecto que causaba aberración esférica. Para conseguir que el telescopio enfocara bien, fue necesaria la instalación de una serie de espejos que hicieran de lentillas. Se llevó a cabo en 1993 en una compleja misión en el transbordador Endeavour con siete astronautas. Fue la primera de varias reparaciones y puestas a punto de este instrumento que han hecho factible que todavía hoy continúe activo. De hecho, curiosamente sobrevivirá a los transportadores espaciales habiendo sido diseñado para trabajar con ellos. Esto podría implicar que un futuro vehículo no pueda retornar el telescopio a la Tierra en condiciones para ser exhibido y que acabe siendo precipitado en el océano. En principio funcionará hasta 2013.
¿Quién interpretará el rol de “backup” en la “conquista del espacio”? ¿Quién tomará el relevo de los Estados Unidos, cuya apuesta decidida por la exploración del espacio ha hecho posible tecnología como la del Hubble, y de Rusia, cuya estación Mir sentó las bases para la actual ISS? Se habla de los países emergentes, principalmente China, que ha hecho de la conquista del espacio uno de sus principales objetivos, quizás por la supremacía política que aporta lograr el liderazgo en ese medio. Sin embargo, su capacidad tecnológica no parece equiparable a la de dos países cuyos primeros vuelos tripulados se remontan a los años sesenta del siglo pasado, y más bien parece que por el momento utiliza tecnología ya existente para sus misiones en lugar de hacer innovación y desarrollo.
¿Está en declive lo relacionado con el espacio, excepto entre los recientemente “convertidos”, que requieren todavía tiempo para convertirse en líderes? Existe un escenario que ha demostrado ser infalible para el avance en este campo: la rivalidad. Y, en su versión más extrema, el enfrentamiento bélico. Es ampliamente aceptado que el emocionante progreso logrado en los años cincuenta y sesenta del siglo XX ocurrió gracias a la formidable pugna existente entre los Estados Unidos y la Unión Soviética. Resultado de la misma fue la puesta en órbita del primer satélite, el Sputnik en 1957; el lanzamiento del primer hombre al espacio, Yuri Gagarin en 1961, y el primer viaje a la Luna, el del Apollo en 1969. La competición aplicada a la investigación científica y el desarrollo tecnológico generó como fruto grandes logros en poco tiempo.
La situación actual es otra. ¿Puede la cooperación entre países tener la misma fuerza que su enfrentamiento? ¿Es una “Agencia Aeroespacial Mundial”, como sugería Krikalyov, la mejor apuesta? Graduado en Leningrado en 1981, este cosmonauta con varias misiones a la estación rusa Mir y a la ISS a sus espaldas, internacionalmente reconocido y condecorado, es un buen ejemplo de que lo que en un momento dado parece difícil, si no imposible, puede llegar a convertirse en una realidad. Veremos.
[caosyciencia] Catorce mil cuásares para reconstruir el Universo del pasado
Artículo extraído de la web caosyciencia (enlace en la imagen)
Jordi Miralda
25-05-2011
Los cuásares son las fuentes más luminosas que se conocen del Universo, por lo que son ideales para su observación a las distancias más lejanas y para el estudio del gas intergaláctico que la luz del cuásar intercepta en su viaje hacia nosotros. En el espectro de luz de un cuásar, el hidrógeno interceptado absorbe la luz a una longitud de onda que, debido a la expansión del Universo, depende de la distancia entre el cuásar y la nube de hidrógeno. Ese espectro se puede trasladar a un mapa unidimensional de la distribución del gas intergaláctico en la línea visual y si observamos una gran cantidad de cuásares, la información se puede combinar para obtener un mapa tridimensional.
En el proyecto Rastreo Espectroscópico para Oscilaciones Bariónicas (Baryons Oscillation Spectroscopic Survey, BOSS) ?en el marco del tercer proyecto Rastreo Digital del Espacio Sloan (Sloan Digital Sky Survey, SDSS-III) ?, se ha utilizado un nuevo instrumento de espectroscopia en un telescopio de gran campo de 2,5 metros en el observatorio de Apache Point (Nuevo México, Estados Unidos). Este instrumento tiene la capacidad de observar un gran número de galaxias y cuásares al mismo tiempo: en una sola exposición de una hora, se pueden obtener espectros de unos mil objetos a la vez. Entre esos mil objetos, unos cien suelen ser cuásares a grandes distancias, y unos ochocientos suelen ser galaxias masivas que se utilizan para obtener el mapa de la distribución de galaxias en una región más cercana a nosotros. De este modo, la luz recogida por el telescopio se utiliza de una forma extremadamente eficaz.
El análisis de estos datos se ha dado a conocer ahora en un trabajo dirigido por Anže Slosar, del Laboratorio Nacional de Brookhaven, en el que han participado también científicos del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universidad de Barcelona. S?e basa en los primeros 14.000 quásares observados durante el primer año del proyecto BOSS. Cuando finalice este proyecto, dentro de tres años, se prevé que se habrán observado 150.000 cuásares y un millón de galaxias, y que se obtendrá un mapa mucho más extenso.
Cuando observamos objetos muy lejanos vemos el Universo en el pasado, debido a la velocidad finita de la luz. Los cuásares observados por BOSS están a una distancia de unos once mil millones de años luz respecto a nosotros, y los vemos cuando el Universo tenía sólo unos tres mil millones de años. Las galaxias masivas observadas por BOSS son más cercanas, cuando tenía entre ocho y diez mil millones de años. Actualmente, su edad es de unos catorce mil millones de años.
En la época en que observamos los cuásares con BOSS, en un universo joven de tres mil millones de años de edad, la mayoría de galaxias se encontraban en pleno proceso de formación y los actuales cúmulos de galaxias aún no se habían formado; apenas se estaban empezando a formar por colapso gravitatorio. Inicialmente, la materia que se concentra hoy en galaxias, cúmulos y supercúmulos de galaxias estaba repartida uniformemente por el espacio. Para poder formar esas estructuras por colapso durante el tiempo de vida del Universo, la materia debía moverse a velocidades de hasta un millón de kilómetros por hora, unas velocidades que producen unas distorsiones características en los mapas obtenidos de la distribución del hidrógeno en el espacio. Las velocidades inducidas por el colapso gravitatorio crean un cierto desplazamiento en la longitud de la onda de absorción, al igual que lo hace la expansión del Universo y, por lo tanto, la distribución del gas en el mapa obtenido adquiere unas propiedades estadísticas diferentes que podemos detectar en un mapa suficientemente extenso, cuando el número de cuásares observados es lo bastante grande.
El análisis presentado ahora por el proyecto Sloan y el equipo de colaboradores de BOSS nos ofrece la primera evidencia de las distorsiones producidas por la velocidad del gas en la formación de estas grandes estructuras del Universo a partir de observaciones del gas intergaláctico. Las distorsiones son las esperadas cuando las velocidades son inducidas por el colapso gravitatorio. Si las velocidades fueran ocasionadas por explosiones o por algún otro fenómeno distinto a la gravedad, las distorsiones que se observarían serían totalmente diferentes. La prueba de la formación de las grandes estructuras del universo por medio de la gravedad sólo se había obtenido hasta ahora con observaciones de galaxias y de sus movimientos, y hasta una época en la que el universo tenía unos siete mil millones de años. Con este trabajo, se ha conseguido detectar los movimientos gravitatorios de formación de los supercúmulos actuales utilizando el gas intergaláctico, y se ha retrocedido en el pasado hasta los tres mil millones de años de edad.
En los próximos cuatro años, esperamos que durante las observaciones de BOSS, se registrarán más de 150.000 cuásares. Conforme el volumen de datos vaya aumentando, podremos ir obteniendo resultados mucho más detallados del estado evolutivo del Universo en esta época primitiva y del proceso de formación de las estructuras a grandes escalas. Estos primeros resultados demuestran la utilidad de la nueva técnica observacional en Cosmología, que permite obtener grandes cantidades de espectros de absorción del gas intergaláctico en cuásares lejanos para poder construir mapas de la distribución de materia en el Universo.
Una de las señales más importantes que esperamos detectar con este mapa más extenso de BOSS en los próximos años es el llamado pico de las oscilaciones acústicas bariónicas. Las oscilaciones bariónicas se formaron al emitirse la radiación de fondo de microondas, cuando el Universo tenía sólo unos trescientos mil años de edad y la materia actual estaba aún esparcida con una densidad casi constante por el espacio, salvo por unas pequeñas oscilaciones primordiales. Las oscilaciones eran una especie de música del Universo primitivo, unas ondas de sonido que se propagaban por el espacio hasta que, al emitirse la radiación, la materia quedó liberada para poder colapsar. Entonces, las ondas de sonido se convirtieron en las semillas que debían crecer gravitatoriamente hasta producir las actuales galaxias, cúmulos y supercúmulos. La propagación de estas ondas de sonido en el Universo primitivo debió dejar una señal en la distribución de materia, tanto en las galaxias como en el gas y se prevé que se pueda detectar esa señal en el nuevo mapa del gas intergaláctico cuando se hayan observado los 150.000 cuásares previstos.
De cara al futuro, un nuevo proyecto llamado BigBoss está siendo diseñado para llegar a observar hasta un millón de cuásares. BigBoss será un nuevo instrumento capaz de observar 4.000 espectros al mismo tiempo en un telescopio de cuatro metros de apertura. El proyecto BigBoss, en cuyo diseño participan varios centros de investigación españoles, prevé obtener un mapa mucho más completo y extenso que el proyecto BOSS, lo cual nos permitirá averiguar el proceso de formación de las galaxias y de grandes estructuras con mucho más detalle.
[caosyciencia] Adiós Endeavour, hola AMS-02
Artículo extraído de la web caosyciencia (enlace en la imagen)
Annia Domènech
17-05-2011
Ayer, dieciséis de mayo, el transbordador espacial Endeavour se alejó, por última vez, de la Tierra. En su bodega viaja uno de los instrumentos estrella en astrofísica de partículas para ser instalado en la Estación Espacial Internacional. Su nombre es Espectrómetro Magnético Alpha (AMS-02) y su objetivo revelar algo que el Universo esconde con celo: la materia oscura y la antimateria.
Se trata de un experimento típico de física de partículas elementales, pero que ha sido diseñado y construido para ir al espacio. Es la primera vez que se posiciona de forma permanente un espectrómetro magnético en lo que es un entorno extremadamente agresivo y con muchas exigencias. Entre otras, el tamaño y peso del instrumento deben ser muy inferiores a los estándares en física de partículas para tener cabida en el transbordador primero y en la Estación después.
AMS-02 vuela con la misión STS-134, de NASA, cuya tripulación consta de seis astronautas. Se trata de la última misión del Endeavour, y este veterano transbordador a punto de jubilarse se ha hecho de rogar. Todo parecía a punto para el lanzamiento el pasado 29 de abril cuando la detección de un fallo en el calentamiento de su sistema hidráulico responsable de la propulsión en el ascenso y descenso de este vehículo espacial, motivó la anulación del vuelo. Tras la sustitución de la caja de encendido de los calentadores, y la verificación de su buen funcionamiento, el lanzamiento se fijó para el día de ayer, cuando finalmente tuvo lugar. A su regreso, al cabo de dieciséis días, sólo quedará un vuelo más para que el programa de transbordadores espaciales de la NASA llegue a su fin, el del transbordador Atlantis en la misión STS-135. Después el transporte de astronautas a la ISS será asegurado por las naves rusas Soyuz.
AMS-02 aportará información sobre la naturaleza del Universo a través del estudio de los rayos cósmicos, un tipo de partículas que llega en continuo a la Tierra: a usted le están “regando” aunque no se dé cuenta. Sin embargo, para escudriñarlos, nada mejor que ir al espacio. La “culpable” es, como tantas veces cuando se habla de Astrofísica, la atmósfera terrestre. Si lo que se desea es medir el comportamiento de los denominados rayos cósmicos primarios, hay que dejarla atrás (al interaccionar con ella se generan nuevas partículas y fotones).
De la importancia de “subir a los cielos” se dio cuenta Victor Hess, Premio Nobel de Física en 1936, que descubrió hace cien años la existencia de los rayos cósmicos. Hess colocó su experimento en un globo y observó que el efecto estudiado de ionización del aire aumentaba cuando se alejaba de la Tierra. A partir de este dato, y sabiendo que la densidad de la atmósfera disminuye con la altitud, concluyó que estas partículas, de gran energía, debían proceder del espacio exterior. Sin duda, a este gran científico le hubiera encantado poder posicionar un instrumento en una plataforma del tamaño de un campo de fútbol en caída libre permanente hacia la Tierra o, lo que es lo mismo, en órbita alrededor del planeta a 350 km de distancia de media, allí donde ya no “queda” atmósfera.
La Estación Espacial Internacional (ISS), con módulos presurizados en los que pueden vivir hasta siete astronautas, es como un sueño de infancia, con una apariencia de mecano que contribuye a esa imagen. Han sido necesarias treinta y cinco misiones de los transbordadores espaciales, que fueron diseñados para construirla, para que sea una realidad, y la STS-134 es, de hecho, la última misión de ensamblaje. Una vez en la ISS, AMS-02 no la abandonará jamás y sólo dejará de “trabajar” en el momento en que ésta se desorbite, previsiblemente en 2028. Esto no siempre estuvo previsto así, en un principio la vida útil de este instrumento sólo iba a ser de tres años. El imán súperconductor, que era el corazón del experimento, requería para su funcionamiento helio superfluido , limitando por tanto su longevidad, puesto que repostarlo no era factible. Pero en un cambio que podría llamarse de último minuto en un proyecto de tan larga duración (comenzó su andadura en 1995) se sustituyó hace un año por otro imán que no requiere consumibles.
¿De qué chistera se sacó el imán sustituto? Era el que había volado en 1998 formando parte del prototipo AMS-01 con el transbordador Discovery en el marco de una misión de apoyo a la estación espacial rusa MIR. La finalidad de este instrumento predecesor del actual era demostrar que este tipo de espectrómetro funciona correctamente en el espacio, antes de acometer la gran empresa que ha supuesto AMS-02, resultado de una colaboración internacional en la que figuran, entre otros países, España, Estados Unidos, Francia, Italia, Suiza, Alemania, Taiwán y China. AMS-01 pasó únicamente diez días en órbita, y sus observaciones son todavía objeto de artículos científicos. Visto su éxito en un período tan limitado de tiempo, es inimaginable lo que su colega, AMS-02, con dos décadas operando como un módulo externo de la ISS, podrá aportar a la astrofísica de partículas. Expectantes, los científicos de la colaboración AMS-02 se encuentran ya en el Centro Espacial Johnson, a la espera de los primeros datos, que empezarán a llegar poco tiempo después de la instalación del instrumento en la Estación, el cuarto día de la misión espacial del Endeavour. El próximo mes de julio, la recepción de datos se trasladará al CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, situada en Ginebra (Suiza).
Pero estábamos con la historia del cambio de imán. Quizás se pregunten quién fue el mago que se sacó el cambio de imán de la chistera con el riesgo, y la controversia, consiguientes, pues es el corazón del experimento, si él falla todo deja de latir y aquí no hay astrofísica de partículas que valga. Dicho de otro modo, AMS-02, que recibirá 25.000 partículas por segundo, necesita un imán para encontrar la carga de cada partícula. Midiendo la masa, la carga y la energía de la partícula se puede saber se trata de un antinúcleo (como antihelio o anticarbono). Este espectrómetro es tan preciso que permitirá detectar un antinúcleo entre 1000 millones de núcleos de materia. Haciendo una metáfora, AMS mira la “lluvia de partículas” y tiene que identificar una gota. Para conseguirlo, sus detectores analizarán la energía, la masa y la carga eléctrica de cada una de ellas, por varias vías de forma redundante. ¿Por qué los científicos desean encontrar antinúcleos, es decir, antimateria? Una de las grandes cuestiones que la ciencia tiene pendientes de resolver es por qué todo lo que nos rodea, nosotros incluidos, está compuesto por materia, si en los comienzos del Universo se generó la misma cantidad de materia que de antimateria. AMS-02 podría ayudar contestarla.
El mago en cuestión, el del cambio del imán, responde al nombre de Samuel C.C. Ting, Premio Nobel de Física 1976. Este científico del Massachusetts Institute of Technology (MIT) es un personaje carismático, el alma del proyecto, que ha logrado lo que, sobre el papel, parece una empresa imposible: hacer colaborar a cincuenta y seis centros de investigación, seiscientas personas o dieciséis países (dígase como se quiera) para diseñar, construir y posicionar AMS-02 en el espacio. Cada uno de los físicos, ingenieros y técnicos con su opinión, ego y método de trabajo.
Entre los institutos participantes, hay dos españoles: el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y el Instituto de Astrofísica de Canarias. Su contribución ha sido determinante para uno de los detectores del instrumento, el Detector de Radiación Cherenkov (RICH). El DNI de una partícula, lo que hace posible identificarla, consta de la masa, carga y energía, y el RICH da parte de esta información. Lo hace utilizando el efecto Cherenkov: cuando una partícula viaja en el interior de un medio a una velocidad superior a la de la luz en ese medio (en su caso, un aerogel) se produce un destello luminoso que dura nanosegundos. Midiendo este destello se consigue información sobre la partícula. Para entendernos, ocurre algo parecido a cuando un avión rompe la barrera del sonido, en cuyo caso se produce una onda de choque porque el sonido viaja más lentamente que lo que lo que lo está produciendo (es un destello de sonido).
Insigne explorador británico del siglo XVIII, James Cook surcó los mares con su barco, el Endeavour, en el cual transportaba instrumentos náuticos y astronómicos que permitieron hacer avanzar el conocimiento sobre el planeta Tierra. Su alter ego, el transbordador espacial que ayer surcó los cielos, lleva en su bodega un instrumento, el Espectrómetro Magnético Alpha (AMS-02) que hará lo mismo, pero para el Universo. Las fronteras se expanden ¿o desaparecen?
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