Conjunción: Luna - Júpiter 1/11/2012

El mes de noviembre nos recibe con una bonita conjunción entre nuestro satélite natural y el planeta Júpiter, observables desde Paraguay pasadas las 10 de la noche en dirección noreste. Al elevarse sobre el horizonte la separación entre ambos cuerpos celestes será de alrededor de 45 minutos de arco, aumentando a medida que pasa la noche.

Para los poseedores de binoculares o pequeños telescopios equipados con un filtro lunar (la luna estará muy brillante) sera esta una buena oportunidad de observar un hermoso espectáculo. También es una buena ocasión para intentar obtener imágenes fotográficas del cielo.

Destinos estelares

Planetas extrasolares.

Si la humanidad intentará alguna vez surcar el oscuro vacío entre las estrellas, deberá hacerlo con la certeza de encontrar un destino, un mundo habitable. A medida que se perfeccionen nuestras capacidades de detección astronómica es muy probable que la lista de planetas potencialmente alcanzables por nuestra tecnología se incremente. veamos pues cuales son (actualmente) los principales objetivos de un viaje interestelar.

Existen 59 sistemas estelares conocidos a menos de 20 años luz de la tierra, conteniendo en total a 81 estrellas. No sabemos si todas tienen planetas, otras aunque no los tengan pueden ser interesantísimos objetivos científicos. La siguiente desde luego no es una lista completa y podría ampliarse en el futuro.

Potenciales destinos de un viaje interestelar.

I-Alpha Centauri

Se encuentra a unos 4,3 años luz (4,2 en el caso de próxima centauri) siendo el sistema estelar más cercano a la tierra. Está formado por tres estrellas, alpha centauri A (tipo G2) una estrella muy similar al sol, la anaranjada- amarillenta alpha centauri B (tipo K1) y una enana roja de tipo M5 (próxima centauri). 

Además de tener la posibilidadad de explorar tres distintos tipos de estrellas, se ha confirmado muy recientemente la existencia de un planeta orbitando alpha centauri B, el mismo posee alrededor de 113% la masa de la tierra y describe una órbita a 6 millones de kilómetros de la estrella, estimandose una temperatura superficial de 1200ºC, muy caliente como para ser habitable.

Planeta descubierto en el sistema Alpha Centauri.

No se descarta la existencia de otros planetas alrededor de estas estrellas, pero al encontrarse frente a la Vía láctea al observarlas desde la tierra, se dificulta el obtener medidas precisas.

Al encontrarse más cerca, y poseer planetas es evidente que este sistema triple es un objetivo primario de cara a un vuelo interestelar, los demás objetivos quedan más lejos.

II- La estrella de Barnard

Es una pequeña y poco luminosa estrella enana roja (tipo M5) es la siguiente más cercana al sol, y se encuentra a 5,9 años luz. Esta estrella ha sido muy estudiada, más que otras enanas rojas, por la posibilidad de que pudiera tener planetas, ninguno descubierto hasta el momento. 

En esta estrella aparentemente se estan produciendo descomunales llamaradas solares como las que fueron detectadas desde la tierra en 1998. Fue originalmente el destino del Proyecto "Dedalo" para enviar una sonda interestelar.

III- Sirio

Sirio A y Sirio B.

La estrella más brillante desde los cielos oscuros de la tierra en el siguiente objetivo. Ubicada a unos 8,7 años, nos encontraremos con una grande y muy brillante estrella blanca de tipo A1, se encuentra acompañada de Sirio B la estrella enana blanca más cercana al sistema solar. La posibilidad de estudiar los restos de una antigua gigante roja serian motivo suficiente como para enviar un explorador robótico.

Órbita de Sirio B.

IV- Epsilon Eridani

Una estrella ubicada a 10,8 años luz de nosotros, más anaranjada, fría y pequeña que nuestro sol.

Comparación de tamaños entre el Sol (derecha) y Épsilon Eridani (izquierda)

Esta una estrella muy joven, posee dos cinturones de materiales uno a la distancia de nuestros cinturón de asteroides y el otro a una distancia similar a la nube de Oort.

Comparación de los cinturones de Épsilon Eridani con nuestro sistema solar

 En el año 2000 se confirmó la presencia de un planeta (Epsilon Eridani b), el cual aparenta estar limpiando de restos los alrededores de su órbita, demás las perturbaciones observadas en los cinturones hacen sospechar la existencia de otros nuevos planetas Épsilon Eridani c y Épsilon Endriani e.

Épsilon Eridani B

Todo un sistema solar cuyo proceso de formación no ha terminado. 

V-Tau Ceti

Una solitaria estrella de tipo G8 ubicada a unos 11,8 años luz de distancia, sus características la hacen candidata a tener un sistema planetario.

Nube cometaria.

En 2004 se descubrió que esta estrella posee aproximadamente 10 veces la cantidad de cometas que el sol, si existen planetas es muy probable que se vean sometidos a un intenso bombardeo cometario que limite las formas de vida, aunque un planeta gigante gaseoso podría proteger a los mundos internos.

La gran cantidad de cometas podría ser un impedimento para formas de vida superiores.

VI- Gliese 581

Incluyo a Gliese 581 (se pronuncia glise) debido a que posee a los primeros y más cercanos mundos potencialmente habitables conocidos (hasta ahora).

Comparación de tamaños entre el Sol (izquierda) y Gliese 581 (derecha)

Ubicada mas lejos, a 20,3 años luz se encuentra esta enana roja con al menos 4 planetas, quizás 6, orbitandola. Los planetas Gliese 581 g y Gliese 581 d se hallan en la zona habitable de su estrella, lo que los vuelve potencialmente colonizables. Dichos mundos se hallan a pocos millones de kilómetros de su estrella madre, pero al ser la misma una fría enana roja, la zona donde podría existir el agua liquida también se encuentra mucho más cerca. 

Estos son solo algunos de los potenciales objetivos para un viaje interestelar, como mencioné anteriormente al irse aumentando la sensibilidad de nuestros instrumentos es más que probable que la lista se vaya incrementando. En una próxima entrada hablaré acerca de como podríamos visitar a estos destinos estelares.

Ondas Gravitatorias

Ondas Gravitatorias.

Actualización del 11 de febrero 2016: 

Hace unas horas se anunció que por primera vez se detectaron ondas gravitacionales.

El equipo de LIGO (Observatorio de interferometría láser de ondas gravitacionales), junto con decenas de colaboradores alrededor del mundo, anunció que han detectado ondas gravitacionales generadas por la colisión de dos agujeros negros de aproximadamente 36 y 29 masas solares. Dicho evento tomó lugar hace más de 1,300 millones de años, por lo que las señales recién llegaron a la Tierra hace unos meses. Este descubrimiento marca el comienzo de una nueva era en la astrofísica, donde ahora también podremos explorar y estudiar el universo mediante telescopios especializados en detectar ondas gravitacionales.

Uno de los mayores retos de la física moderna consiste en la detección de las llamadas ondas gravitatorias (o gravitacionales, como prefieran) que supondría una muy importante validación de la Teoría general de la relatividad. Pero vayamos por partes, primeramente veamos que son o que creemos que son estas furtivas entidades.

Ondas Gravitatorias.

En primer lugar definamos que es el "espacio-tiempo". La definición estándar nos dice que es la entidad geométrica en la cual se desarrollan todos los eventos físicos del Universo, de acuerdo con la teoría de la relatividad y otras teorías físicas. En otras palabras estamos hablando del vacio o espacio que contiene a todo lo que existe. Su nombre (espacio-tiempo) nace de la necesidad de considerar unificadamente la ubicación geométrica en el tiempo y el espacio, ya que la diferencia entre componentes espaciales y temporales es relativa según el estado de movimiento del observador. Bueno, para no rompernos la cabeza con tantas cuestiones físicas imaginemos que el espacio-tiempo es como una tela bidimensional donde ocurren las cosas.

Curvatura en el espacio-tiempo provocada por la tierra.

Un cuerpo masivo como un planeta o estrella crea una curvatura en dicha tela, siendo la curvatura mucho mayor al aumentar la masa del cuerpo creando pozos gravitatorios intensos. Una nave espacial que este dentro de la influencia de estos pozos deberá generar una determinada cantidad de energía para salir del mismo. En el caso de un agujero negro el pozo gravitatorio es sus cercanías es tan intenso que ni la propia luz puede escapar, pero hablaremos de ellos en una próxima entrada.

Agujero negro.

Entonces una onda gravitacional es una pequeña fluctuación en la curvatura de la tela del espacio-tiempo, la cual se propaga en forma de ola, viajando hacia a fuera a partir de un objeto o un sistema de objetos en movimiento. Fueron predichas por Einstein, y su estudio podría contestar el gran interrogante sobre cuál es la naturaleza de la gravedad. La radiación gravitacional se genera cuando dichas ondas son emitidas por ciertos objetos o por sistemas de objetos que gravitan entre sí.

Son muy débiles. Las más fuertes que se podría esperar observar en la Tierra serían generadas por acontecimientos muy distantes y antiguos, como la colisión de dos estrellas de neutrones o la colisión de dos agujeros negros súper masivos, en los cuales una gran cantidad de energía se movió violentamente. Muchas teoría sobre el universo podrían ser confirmadas o rechazadas dependiendo de la naturaleza de estas ondas.

Los sistemas binarios supermasivos son principales candidatos a producir ondas gravitatorias.

Aunque estas ondas no ha sido aún detectadas directamente, hay evidencia indirecta significativa de su existencia. En una gran cantidad de estudios, astrofísicos de todo el mundo han podido observar, en grupos de estrellas súper masivas, fenómenos que sólo pueden ser explicados con la existencia de dicha teoría. Una de las mayores evidencias se presentaron cuando los físicos Russell Alan Hulse y Joseph Hooton Taylor Jr. descubrieron en 1974 el primer púlsar binario (PSR1913+16). Las observaciones durante varios años han confirmado que el período de rotación de ambos objetos aumenta con el tiempo de la manera predicha por la teoría de la relatividad general, perdiendo energía en forma de ondas gravitacionales. Aunque las ondas gravitarorias no fueron detectadas, el comportamiento de estas estrellas binarias corresponde al propuesto si estuvieran emitiendo ondas gravitacionales.

Pulsares binarios.

Si existen estas ondas, su amplitud y efectos detectables deben ser muy débiles, haciendo extremadamente difícil su detección, por lo tanto solo podríamos detectar aquellas producidas por los fenómenos más violentos del universo como pueden ser: una supernova, formación de un agujero negro, choques entre estrellas de neutrones o agujeros negros, y remanentes del Big Bang.

Estrella de Neutrones.

Supernova.

Agujeros negros binarios.

Todo muy bonito pero, ¿cómo podríamos detectarlas? Una onda gravitatoria que pase por un lugar debería hacer variar la distancia entre dos objetos que se encuentre en ese lugar, claro la variación será muy pequeña. Pues bien debemos diseñar experimentos y dispositivos que puedan detectar estas variaciones.

Estrellas binarias en colisión

LIGO es un experimento de detección de ondas gravitacionales. La sigla proviene de Laser Inteferometer Gravitational-Wave Observatory (Observatorio de interferometría láser de ondas gravitacionales) consiste de un sistema inteferométrico de dos brazos perpendiculares y en condiciones de vacío con un recorrido óptico de 4 km. 

Instalaciones de LIGO.

Pretende detectar las ondas gravitacionales a través de los minúsculos movimientos que deben producir en los espejos Mediante un láser se miden constantemente las distancias entre los espejos, al pasar una onda gravitatoria esta debería variar.

Instalaciones de LIGO.

Las variaciones que el experimento puede medir son del orden de 10-18 m (un átomo de hidrógeno tiene un tamaño 5x10-11 m). LIGO podría detectar a las ondas gravitatorias, aunque quizás la amplitud sea tan pequeña que ni siquiera este instrumento pueda confirmar su existencia.

Los más pesimistas insisten que solo podrían detectarse dichas ondas desde el espacio y para eso existe el proyecto LISA

LISA

Conocida formalmente como "Laser Interferometer Space Antenna" (LISA) es una misión propuesta para detectar ondas gravitatorias desde el espacio. Este era un proyecto apasionante y digo era porque actualmente ninguna agencia espacial lo esta desarrollando. Originalmente era un proyecto conjunto de la NASA y la ESA pero en 2011 la NASA se retiró del proyecto, luego La agencia espacial europea (ESA) revisó el concepto de la nave, con la expectativa de que pudiera ser desarrollada solo por dicha agencia llamandola ahora "The New Gravitational wave Observatory" (NGO), y fue una de las tres candidatas a ser la próxima gran misión de la ESA, pero perdió ante la Jupiter Icy Moon Explorer (JUICE) misión que estudiaría las lunas heladas de Júpiter. Tal vez sea nuevamente candidata para otra misión en el futuro.

Si alguna vez es lanzada LISA sería una formación de tres satélites separados por 5 millones de kilómetros, formando un interferómetro que mediante láser será capaz de detectar ondas gravitatorias con frecuencias de 0,1-0,0001 Hz. Estas frecuencias son inferiores a las observadas por observatorios terrestres como el anteriormente citado LIGO, lo que permitiría estudiar sistemas de agujeros negros binarios supermasivos. Estaría situada en una órbita solar a 50 millones de km detrás de la Tierra y su inclinación sería de 20º con respecto a la eclíptica. 

Parámetros orbitales de LISA.

Este proyecto es increíblemente interesante, lastima que la NASA tiene cada vez menos dinero para misiones científicas. Pero no está todo perdido, el estudio de las ondas gravitatorias figura como una prioridad en ambas agencias espaciales lo que podría revivir este proyecto, u otro similar, en un un futuro próximo.

Viaje Interestelar

El viaje interestelar es aquel que se realiza entre las estrellas. Si bien la humanidad ha podido dar sus primeros pasos en los viajes interplanetarios tanto con sondas robóticas como con misiones tripuladas el vuelo interestelar es mucho más difícil que viajar a los planetas.

Mucho se ha escrito sobre este apasionante tema en las últimas décadas. Tanto la NASA como la ESA han dedicado recursos para investigar los conceptos relacionados con el viaje interestelar. Sondas interestelares, misiones tripuladas, naves generacionales son, al parecer, proyectos realizables aunque presentan retos tecnológicos y económicos considerables que probablemente no se cumplan en un futuro próximo.

En esta primera entrada hablaremos acerca de las dificultades que enfrenta un hipotético viajero estelar.

Dificultades del viaje a las estrellas.

Distancias estelares.

El principal desafío para los viajes interestelares son las grandes distancias que hay que cubrir. Esto significa que son necesarios una velocidad muy grande y / o un tiempo de viaje muy largo. El tiempo que le lleva a la mayoría de los métodos de propulsión "realistas" van desde décadas hasta milenios. De ahí que una nave interestelar estaría mucho más expuesta a los peligros del espacio que una nave interplanetaria, incluyendo la exposición al vacío, la radiación, la ingravidez y los micrometeoritos. Todo esto hace difícil un vuelo tripulado a las estrellas.

Energía requerida

Un factor importante que hace al vuelo interestelar tan difícil  es la energía que debe suministrarse para obtener un tiempo de viaje razonable. 

La velocidad para un viaje tripulado o robótico que dure alrededor de unas pocas décadas, incluso a la estrella más cercana se encuentra a un nivel de demanda energética miles de veces mayor a las de los vehículos espaciales actuales. Se ha estimado que para acelerar una tonelada a una décima parte de la velocidad de la luz se necesitaría 4,4 x 1017 J de energía. Para hacerlo más difícil toda esa energía se debe llevar en la nave, ya que en el frio vacio entre las estrellas los paneles solares no funcionan lejos del sol o de otras estrellas.

Medio Interestelar.

Un problema importante al estar viajando a velocidades extremadamente altas es que el gas y polvo interestelar pueden causar grandes daños a una nave, debido a las altas velocidades relativas y las grandes energías cinéticas involucradas.

Se han propuesto diferentes métodos de blindaje para atenuar este problema. Los objetos más grandes, como granos de polvo macroscópicos, son mucho más raros pero su poder destructivo seria mucho mayor.

Comunicaciones.

Debido a que las ondas electromagnéticas no pueden viajar más rápido que la luz, la transmisión de datos interestelares es todo un problema. Incluso en la estrella más cercana, los datos enviados desde allí por una sonda tardan más de 4 años en llegar a la tierra haciendo imposible el control de la nave desde nuestro planeta. Dicha sonda deberá actuar de forma totalmente automática, claro una misión tripulada podrá actuar inmediatamente a sus observaciones.

La comunicación interestelar es un verdadero problema, la sonda podría llegar a su destino, realizar sus observaciones y transmitir sus datos a la tierra, pero no hay garantías que estos lleguen a nuestro planeta dada la distancia extrema.

El tiempo de viaje.

Incluso con los sistemas más avanzados disponibles en la actualidad un viaje a las estrellas más cercanas llevaría varias décadas o siglos, lo que dificultaría un vuelo tripulado. Este dilatado tiempo de viaje limita la cantidad de estrellas que podríamos visitar a solo las más cercanas ya que destinos más lejanos implicarían lapsos de tiempo demasiado grandes. Se ha dicho que si una misión interestelar tripulada no puede ser realizada en menos de 50 años, no debería realizarse en absoluto.

Estas son, a grandes rasgos, las principales dificultades a las que se enfrentan los viajeros estelares. Una empresa de tal magnitud estaría dentro de nuestras capacidades tecnológicas, al menos en teoría, pero debido al gran esfuerzo requerido no es probable que la humanidad intente un viaje a las estrellas en un futuro próximo, a menos que se produzcan avances significativos.

En posteriores entradas hablaremos acerca de los diferentes métodos propuestos para viajar a las estrellas.

Lanzamiento de pico-satelites desde la ISS

El 4 de octubre se lanzaron cinco picosatélites Cubesat desde el módulo japonés Kibo de la ISS. Cada Cubesat tiene una masa de 1 kg aproximadamente y unas dimensiones de 10 x 10 x 10 cm. Todos fueron desarrollados por universidades e institutos de varios países, mostrándonos que no es necesario grandes presupuestos para investigar en el espacio.

Desde sistemas para transmisiones de datos mediante comunicaciones ópticas, dispositivos para observar la tierra en distintas frecuencias y hasta un satélite para radio aficionados fueron los experimentos lanzados desde la estación espacial. Muchas de estas experiencias estarían dentro de los limites presupuestarios de muchas instituciones educativas en muchos países.