Fantasmas estelares

Una hipótesis astronómica sugiere la posibilidad de que nuestro Sol forme parte de un sistema binario (sistema estelar que involucra a dos estrellas). En este sistema, la estrella compañera del Sol (aún no descubierta) se llamaría Némesis (la diosa griega de la retribución y la venganza, para no perder la tradición de nombrar a los planetas con los nombres de los dioses de la antigüedad clásica) por los efectos catastróficos que produciría, supuestamente, al perturbar periódicamente la Nube de Oort.

Según esta hipótesis, nuestro Sol (al igual que el 50% de los sistemas de estrellas de la galaxia) formaría parte de un sistema binario. El otro miembro del sistema podría ser una de varias posibilidades, una estrella apagada ("muerta"), una enana marrón, un planeta gigante o hasta se ha especulado con la posibilidad de que Némesis sea un pequeño agujero negro.

El supuesto objeto orbitaría a una distancia de entre 1 y 3 años luz del sol, completando una órbita cada 26 a 34 millones de años. Némesis durante su recorrido pasaría cerca o entraría en la nube de Oort, desestabilizándola y lanzando lluvias de grandes cometas en dirección al sol.

Esta hipótesis aparece y desaparece periódicamente en los medios de comunicación o en la comunidad científica, siendo a veces ridiculizada y a veces sustentada. Los científicos mayoritarios oscilan entre el escepticismo y el vago interés, aunque hay un grupo que la apoya de manera más o menos discreta. Ahora, los defensores de "Hercóbulus", el supuesto planeta gigante que debía causar el fin de la humanidad en incontables ocasiones, el 2012, proponen que Némesis es el susodicho planeta, pero desde luego esto no tiene ningún fundamento, sino por el contrario es un buen ejemplo de como los "pseudocientíficos" toman algunas ideas ambiguas del ámbito científico y las utilizan para difundir sus charlatanería.

El golpe de gracia a esta teoría lo dio el telescopio espacial WISE de la NASA, al hacer un barrido del cielo en el infrarrojo, no detectando rastros de ningún cuerpo estelar o enana marrón en las proximidades del sol.

Nuestro vecindario galáctico.

Si bien no existen fronteras en la galaxia habitualmente se considera que la zona esférica con un radio de 15 años luz alrededor del sol como el vecindario galáctico. ¿Por qué 15 años luz? pues porque esa es la distancia máxima que una sonda interestelar alcanzaría en un siglo de viaje alcanzando 'solo' el 15% de la velocidad de la luz.

ESa es una velocidad considerada 'realista' y que no supondría un reto demasiado complejo para la humanidad. Es cierto es que actualmente carecemos de la tecnología para viajar a las estrellas más próximas, pero con la suficiente inversión podriamos desarrollarla en las próximas décadas.

Teniendo en cuenta que nuestra Galaxia tiene un diámetro de unos cien mil años luz, 15 años luz parece una cifra despreciable. Pero si crees que cerca del Sol sólo hay un puñado de estrellas, estás equivocado. Actualmente conocemos unas 70 estrellas situadas a menos de 15 años luz, agrupadas en 45 sistemas estelares diferentes. El número preciso cambia constantemente a medida que se refinan los cálculos de las distancias estelares y se descubren nuevos astros.

Nuestro vecindario galáctico, es muy humilde. Nada de supergigantes o exóticas estrellas de neutrones. La mayoría de estrellas vecinas, unas 61, son simples enanas rojas (estrellas de tipo espectral M), las estrellas más comunes del Universo. Cinco son estrellas de tipo K, dos de tipo solar (tipo G, Alfa Centauri A y Tau Ceti), una de tipo F (Procyon) y una de tipo A (Sirio).

¿Y que hay de los sistemas planetarios?

Las búsquedas exoplanetarias mediante varios métodos sumados a los resultados del telescopio espacial Kepler permiten establecer la probabilidad de la presencia de planetas alrededor de las estrellas más cercanas. Extrapolando estos datos, se cree que el 40-60% de estas estrellas estarían acompañadas por sistemas planetarios.

Es decir, podemos afirmar sin temor a equivocarnos que a menos de 15 años luz tenemos un mínimo de 28 a 42 sistemas planetarios. Probablemente existan más.

En otras palabras existirían docenas de sistemas planetarios al alcance de una sonda interestelar que podría partir antes de finalizar el siglo XXI. Eso hace que nos preguntemos ¿Aceptará la Humanidad el reto?

Salvando a la tierra con una vela solar

Una de las formas más fáciles en las que podríamos desviar un asteroide potencialmente peligroso para la tierra, si es que disponemos de mucho tiempo (varias décadas) es utilizar una vela solar. La misma sería muy ligera y fácil de llevar hasta el asteroide, una vez anclado al mismo esta se desplegaría y provocaría un tenue impulso que lentamente sacaría al asteroide de una trayectoria potencialmente peligrosa.

Alcanzado al sol

La Solar Probe Plus de la NASA será una misión extraordinaria e histórica, la exploración de la que es, posiblemente, la última región del sistema solar que no ha sido visitada por una nave espacial. Hablamos de la atmósfera exterior del Sol ,también llamada corona que se extiende hacia el espacio. 

Solar Probe Plus sobrevolará repetidamente al sol ingresando en su corona, examinando por primera vez el ambiente en las cercanías de nuestra estrella (se acercará hasta solo 5.9 millones de kilómetros de la fotosfera). 

El objetivo principal de la misión es entender de una vez por todas los mecanismos de transferencia energética entré la superficie visible del Sol (fotosfera) y la corona, mecanismos causantes de que la temperatura de esta última sea mucho más elevada (2.000.000 K frente a 6.000 K). 

Por otra parte, al hacer mediciones directas "in situ" de la región, donde algunas de las más peligrosas partículas energéticas solares emergen, la sonda podrá realizar una contribución fundamental a nuestra capacidad para caracterizar y predecir la radiación ambiental producida por el sol, lo que tendrá repercusiones en los futuros exploradores tanto robóticos como humanos. Durante los sobrevuelos cercanos al sol la nave se moverá a más de 200 km/s convirtiéndose en la nave más rápida jamás lanzada al espacio. El lanzamiento mediante un cohete Delta IV Heavy se espera que tenga lugar el 30 de julio de 2018.

Veleros solares: a la conquista del sistema solar

Durante la Gran Era de las exploraciones del siglo XV se confió en la presión del viento sobre las velas de lona para impulsar a las flotas de barcos a través de los enormes océanos de la tierra. De una forma similar los futuros exploradores del espacio puede que algún día dominen a la propia luz para sus viajes dentro de los dominios del sol.

Aunque los fotones, los paquetes de energía electromagnética que irradian el sol y la estrellas carecen esencialmente de masa, pueden pese a todo ejercer una firme presión parecida a un viento en el casi vacío del espacio.

La clave para utilizar el toque casi de pluma de la luz del sol para la navegacion solar, es un material altamente reflectivo, de modo que los fotones que lleguen proporcionen su empuje rebotando contra la superficie de la vela. Aquí es importante el tamaño de la vela, pues cuanto mayor sea la misma, mayor será la cantidad de fotones reflejados y por lo tanto mayor el empuje.

Por grande que sea, sin embargo, la vela debe ser lo suficientemente rígida como para que el vehículo sea manejable, esta es una consideración que afecta al diseño final de una nave espacial impulsada por velas solares.

Inicialmente, las velas están previstas para llevar equipos de comunicación y experimentos científicos (sondas espaciales). Mas tarde, a medida que mejore la tecnología llevaran equipos entre la tierra y marte y otros planetas del sistema solar, y , a su debido tiempo, los astronautas podrán viajar empujados por la luz del sol.

Hasta ahora no ha sido lanzada ninguna sonda con una vela solar como método de propulsión primario. Es una tecnología en pañales que tiene un potencial enorme pero que actualmente esta limitada por los siguientes inconvenientes:

Masa: Como el empuje es muy bajo es necesario desarrollar velas ultraligeras y ultrafinas de solo unos pocos átomos de grosor para que la vela sea muy eficiente. Las mejores velas solares actuales tienen una masa de 7g/m2 y en teoria se podrían fabricar con nanotubos de carbono velas de solo 0,1 g/m2, pero este tipo de materiales sólo se ha producido en condiciones de laboratorio, y su aplicación a escala industrial está aún lejana

Empaquetamiento: una vela desplegada puede poseer una área de cientos de metros cuadrados, empaquetar la vela para que quepa en un cohete no es una tarea fácil si la misma tiene un área tan grande.

Despliegue de la vela: que la misma se "arme" en el espacio con la menor cantidad de estructuras de soporte, este es uno de los aspectos más trabajados actualmente, pero no a las escalas necesarias.

Y por último como controlar una estructura tan masiva y ligera a la vez

Como vemos es una tecnología a la que todavía le falta refinar, pero que podría abrir el sistema solar a la humanidad, algún día.

Galería: Transito de venus sobre el sol.

La semana pasada la humanidad, o la mayor parte de ella, pudo observar un raro fenómeno astronómico, el transito de un planeta interior en este caso Venus por delante del disco solar. Este evento es raro más que nada por los grandes intervalos de tiempo entre ellos, el próximo se producirá en 2117, los tránsitos de mercurio son mucho más frecuentes pero al ser más pequeño y encontrarse más alejado es más difícil observarlos.

Desde Paraguay el fenómeno no fue visible, pero gracias a la red de redes se pudo seguir en vivo el acontecimiento astronómico. Aquí está un conjunto de imágenes obtenidas en diversas partes del mundo, algunas incluso desde el espacio, de este poco frecuente fenómeno.

Fotos tomadas desde el espacio.

Fotos tomadas desde la superficie de la tierra.

Estudiando al sol de cerca con Solar Probe Plus.

Solar Probe Plus.

En cuestión de misiones espaciales podemos encontrar ideas y propuestas de todo tipo, desde viajes a los asteroides cercanos hasta los lejanos cuerpos del cinturón de Kuiper. Claro encontrar la financiación de las mismas es mucho más difícil, por lo que las propuestas deben competir por los escasos recursos disponibles para la exploración espacial. Pero lo que no podemos negar es que algunas prometen una autentica revolución científica y tecnológica que las hace resaltar del resto. En esta entrada hablaremos de una de las más significativas la sonda "Solar Probe Plus".

Sonda Solar Probe Plus en órbita terrestre.

La Solar Probe Plus (Sonda Solar Plus) será una misión extraordinaria e histórica, la exploración de la que es, posiblemente, la última región del sistema solar que no ha sido visitada por una nave espacial, Hablamos de la atmósfera exterior del Sol ,también llamada corona que se extiende hacia el espacio. 

Solar Probe Plus aproximándose al sol.

Solar Probe Plus sobrevolará repetidamente al sol ingresando en su corona, examinando por primera vez el ambiente en las cercanías de nuestra estrella. Revolucionará nuestro conocimiento y comprensión de los mecanismos de calentamiento de la corona y del origen y la evolución del viento solar, además de responder a las preguntas críticas en heliofísica que han sido clasificadas como prioritarias por décadas. 

Sonda solar desplegando sus paneles solares.

El objetivo principal de la misión es entender de una vez por todas los mecanismos de transferencia energética entré la superficie visible del Sol (fotosfera) y la corona, mecanismos causantes de que la temperatura de esta última sea mucho más elevada (2000000 K frente a 6000 K). 

Por otra parte, al hacer mediciones directas "in situ" de la región, donde algunas de las más peligrosas partículas energéticas solares emergen, la sonda podrá realizar una contribución fundamental a nuestra capacidad para caracterizar y predecir la radiación ambiental producida por el sol, lo que tendrá repercusiones en los futuros exploradores tanto robóticos como humanos.

En un principio se planteo que la sonda se acerca al sol a una distancia de solo 2 millones de kilómetros (!!!), pero para hacerlo la nave tendría que ir equipada con un gran escudo de carbono-carbono de 2,7 metros de diámetro de forma cónica. En la base de este cono iría instalado un escudo térmico secundario y a la sombra de ambos estará la sonda propiamente dicha. 

Diseño original de la Solar Probe Plus, notese que la sonda no utilizaba paneles solares sino generadores teroelectricos de radioisótopos. 

Unos de los problemas de este diseño fue que al pasar tan cerca del sol no podría utilizar paneles solares para producir electricidad (quedarían destruidos) por lo que la alternativa sería utilizar generadores termoeléctricos de radioisótopos RTG. Tambien se utilizaría un sobrevuelo de Júpiter para alcanzar al sol.

Diseño original de la sonda.

Diseño original de la sonda.

Debido a la alta complejidad se decidió rediseñar la sonda, Según la nueva versión la nave tendrá una masa de 481 kg y despegaría en 2015. Realizaría su primer perihelio a una distancia de 35 radios solares tres meses después del lanzamiento, aunque el primer perihelio cercano se efectuaría a 9,5 radios solares (6,6 millones de km) en octubre de 2021. Esta versión de la misión podrá emplear paneles solares, por lo cual iría equipada con dos juegos de los mismos.El escudo térmico será de una composición similar al diseño original solo que más simple.

Órbitas previstas a ser realizadas por la Solar Probe Plus.

Durante su misión, la Solar Probe Plus, llevaría a cabo 24 sobrevuelos cercanos al sol en un periodo de casi 7 años, de los cuales un total de 19 se realizarán a distancias menores a 20 radios solares. En lugar de Júpiter, esta sonda utilizará la gravedad del planeta Venus para ir reduciendo su perihelio.

La Solar Probe Plus sobrevolando Venus.

Los instrumentos científicos que volarían con la Solar Probe Plus son los siguientes:

1. FIA (Fast Ion Analyzer): detector de protones y partículas alfa (50 eV - 20 keV), un campo de visión de 10º y una resolución temporal de 0,1 s en 2D y 3 s en 3D.
2. FAST (Fast Electron Analyzer): detector de electrones (1 eV - 5 keV) con la misma resolución temporal que el FIA.
3. ICA (Ion Composition Analyzer): detector de iones (100 eV/Q - 60 keV/Q) de helio, carbono, oxígeno, magnesio, silicio y hierro. 10 s de resolución temporal para He/O y 60 s para iones pesados.
4. EPI (Energy Particle Instrument): detector de flujos de partículas energéticas: iones (0,02-100 MeV/nucleón) y electrones (0,03-3 MeV).
5. MAG (Magnetometer): magnetómetro (10 nT - 8 G) con 20 muestreos/segundo.
6. PWI (Plasma Wave Instrument): detector de ondas de plasma en dos canales (10 Hz - 10 MHz y 10 Hz - 80 kHz) con una resolución temporal de 5-30 s.
7. NGS (Neutron/Gamma-ray Spectrometer): espectrómetro de neutrones, rayos X duros y rayos gamma (0-20 MeV). 10 s de resolución temporal.
8. CD (Coronal Dust Detector): detector de flujo y espectro de masas del polvo interplanetario (partículas de 1 femtogramo-1 microgramo). 10-30 s de resolución temporal.
9. HI (Hemispheric Imager): cámara para obtener imágenes del disco solar (160º FOV) en el visible con una resolución temporal de 1-10 s.

Instrumentos de la sonda.

La sonda actualmente se encuentra en fase de diseño habiendo sido aprobada en julio del 2010, aunque su lanzamiento ha sido postergado al 2018. Sin embargo no se descarta su lanzamiento para el 2015 si se consigue el presupuesto necesario los suficientemente antes de esa fecha. Solar Probe Plus tendrá un coste estimado de 750 millones de dolares. Si finalmente sale adelante esta misión la humanidad habrá conseguido estudiar de cerca la atmósfera de una estrella.