Archivos del mes: agosto 2007

Un submarino para Europa

Muchos científicos planetarios creen que la luna de Júpiter, Europa, es el mejor candidato de nuestro Sistema Solar para compartir la distinción de la Tierra de albergar vida. As pruebas recopiladas por las naves Voyager y Galileo sugieren que Europa contiene un profundo y posiblemente cálido océano de agua salada bajo su capa externa de hielo con fisuras. En un artículo publicado en el ejemplar de julio de 2007 de Journal of Aerospace Engineering un ingeniero mecánico británico propone enviar un submarino a explorar los océanos de Europa.

Carl T. F. Ross, profesor en la Universidad de Portsmouth en Inglaterra ofrece un diseño teórico de una nave submarina construida de un compuesto matricial de metal. También proporciona sugerencias para suministros energéticos adecuados, técnicas de comunicación y sistemas de propulsión para tal vehículo en su artículo, “Conceptual Design of a Submarine to Explore Europa’s Oceans” (Diseño conceptual de un submarino para explorar los océanos de Europa)

El artículo de Ross valora las opciones de construir un submarino capaz de soportar indudable alta presión dentro de los profundos océanos de Europa. Los científicos creen que los océanos de esta luna podrían estar a una profundidad de 100 kilómetros, más de 10 veces superior a los océanos de la Tierra. Ross propone un submarino cilíndrico de 3 metros de longitud con un diámetro interno de 1 metro. Cree que el acero o el titanio, aunque son lo bastante fuertes para soportar la presión hidrostática, serían poco adecuados ya que el vehículo no tendría reserva de flotabilidad. Además el submarino se hundiría como una piedra hasta el fondo del océano. Una matriz metálica o compuesto cerámico ofrecería la mejor combinación de fuerza y flotabilidad.

Ross está a favor de una célula de combustible para la energía, la cual será necesaria para la propulsión, comunicaciones y equipo científico, pero apunta que los avances tecnológicos en los próximos años pueden proporcionar mejores fuentes de energía.

Ross admite que una misión submarina a Europa no ocurrirá al menos hasta dentro de 15 o 20 años. El científico planetario William B. McKinnon está de acuerdo con ésto.

“Ya es bastante difícil, y caro, volver a Europa con un orbitador, mucho menos imaginar un aterrizador o una entrada en el océano”, dijo McKinnon, profesor de Ciencias Planetarias y Terrestres en la Universidad de Washington en St. Louis, Missouri. “El algún momento del futuro, y después que hayamos determinado el grosor de la capa de hielo, podremos empezar a acometer en serio los retos de ingeniería. Por ahora, podría ser mejor buscar aquellos lugares donde el océano venga a nosotros. Es decir, lugares de erupciones recientes en la superficie de Europa, cuya composición puede determinarse desde la órbita”.

El Laboratorio de Propulsión a Chorro actualmente está trabajando en una idea llamada Explorador Europa que llevaría una nave a órbita baja para determinar la presencia (o ausencia) de océanos de agua líquida bajo la capa de hielo de Europa. También cartografiaría la distribución de compuestos de interés para la química prebiótica, y caracterizaría la superficie y sub-superficie para exploraciones futuras. “Este tipo de misión”, dice McKinnon, “verdaderamente nos permitiría obtener la prueba convincente que todos quisiéramos tener de que el océano realmente está allí, y determinar el grosor de la capa de hielo y encontrar puntos más finos si existen”.

McKinnon añadió que un orbitador podría encontrar “puntos calientes” que indicasen actividad geológica reciente o incluso actividad volcánica y obtener imágenes de alta resolución de la superficie. Lo último sería necesario para planear un aterrizaje exitoso.

Ligeramente menor que la luna de la Tierra, Europa tiene un exterior que casi no tiene cráteres, lo que indica una superficie relativamente “joven”. Los datos de la nave Galileo muestran evidencias de una fusión casi superficial y movimiento de grandes bloques de la corteza helada, similar a los icebergs o balsas de hielo de la Tierra.

Mientras que la temperaturas de superficie a mediodía en Europa están sobre los 130K (-142 C), las temperaturas del interior podrían se lo bastante cálidas para que exista agua líquida por debajo de la corteza de hielo. Este calor interno viene del calentamiento por marea causado por las fuerzas gravitatorias de Júpiter y otras lunas de Júpiter las cuales tiran del interior de Europa en distintas direcciones. Los científicos creen que un calentamiento por marea similar dirige los volcanes de otra luna joviana, Io. Las fumarolas hidrotermales del lecho marino también se han sugerido como otra posible fuente de energía en Europa. En la Tierra, los volcanes submarinos y las fumarolas hidrotermales crean entornos que mantienen colonias de microbios. Si hay activos sistemas similares en Europa, los científicos razonan que podría haber vida allí también.

Entre los científicos hay mucho interés por tener una misión a Europa en camino. No obstante este tipo de misión está en pugna por los fondos con el objetivo de la NASA de volver a la Luna con misiones humanas. El propuesto Orbitador de Lunas Heladas de Júpiter (JIMO), una misión propulsada de forma nuclear para estudiar tres de las lunas de Júpiter, cayó víctima de los recortes en misiones científicas en los Presupuestos del Año Fiscal 2007 de la NASA.

Ross ha estado diseñando y mejorando submarinos durante 40 años, pero esta es la primera vez que diseña una nave para usarse fuera de la Tierra.

“El mayor problema que veo es cómo el robot submarino será capaz de taladrar o fundir su camino a través de un máximo de 6 km de hielo que cubre la superficie”, dijo Ross. “Sin embargo, el hielo puede ser mucho más fino en otros lugares. Puede ser que necesitemos un reactor de agua presurizada nuclear a bordo del robot submarino para darnos la potencia y energía para lograrlo”.

Aunque Ross propone usar paracaídas para llevar el submarino a la superficie de Europa, McKinnon apunta que los paracaídas no funcionarían en la atmósfera casi sin aire de Europa.

Ross ha recibido respuestas muy positivas a este artículo de amigos y colegas, dice, incluyendo al notable astrónomo británico Sir Patrick Moore. Ross dice que ha estado envuelta alrededor de los submarinos desde 1959 y encuentra este nuevo concepto de submarino para Europa muy emocionante.

McKinnon clasifica la exploración de Europa como “extremadamente importante”.

“Europa es un lugar donde estamos bastante seguros que hay agua líquida, fuentes de energía, y elementos “biogénicos” tales como el carbono, nitrógeno, azufre, fósforo, etc.”, dice. “¿Hay vida, cualquier tipo de vida, en el océano de Europa? No hay preguntas mucho más profundas”.


Autor: Nancy Atkinson
Fecha Original: 29 de agosto de 2007
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Detectadas misteriosas ondas solares

Unas misteriosas ondas que ayudan a transportar la energía del Sol en el espacio han sido por primera vez detectadas por científicos.

Los investigadores esperan que su descubrimiento de las ondas energéticas, conocidas como ondas Alfven, arrojarán luz sobre otro fenómeno solar como los campos magnéticos del Sol y su corona súper-caliente, o atmósfera exterior. Un nuevo video muestra las ondas en acción.

Por primera vez, los científicos han observado las esquivas oscilaciones de la corona solar, o atmósfera. Las ondas Alfven, como se conoce a estas ondas, fueron observadas alrededor de todo el borde solar viajando a lo largo de las líneas de campo magnético del Sol. Crédit: Steve Tomczyk y Scott McIntosh/NCAR

“Las ondas Alfven pueden proporcionarnos una nueva ventana a procesos que son fundamentales para los que trabamos con el Sol y su impacto sobre la Tierra”, dijo Steve Tomczyk, científicos espacial en el Centro Nacional de Investigación Atmosférica (NCAR).

Como una onda que viaja a lo largo de una cuerda, las ondas Alfven corren a lo largo de las líneas de campo magnético del Sol y alcanzan el espacio profundo. Aunque los astrofísicos han identificado las ondas muy lejos del Sol, nunca habían sido detectadas cerca de nuestra estrella – donde las ondas son demasiado pequeñas y rápidas para observarlas.

Para captar estas ondas esquivas, Tomczyk y sus colegas apuntaron el instrumento polaritómetro multicanal coronal (CoMP), situado en el Observatorio de Sacramento Peak del Observatorio Solar Nacional en Nuevo México, hacia la corona caliente y difusa del Sol. Gracias a la velocidad de la cámara de CoMP de una imagen cada 15 segundos, los científicos captaron las ondas viajando a una velocidad de 14,5 millones de kilómetros por hora).

Las ondas son visible en todo momento y tienen lugar sobre la corona, que era algo que inicialmente nos sorprendió”, dijo Scott McIntosh, científico espacial en el Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado.

Las ondas podrían ayudar a explicar cómo se transfiere la energía a la corona del Sol, que es millones de grados más caliente que la superficie solar.

Los hallazgos de Tomczyk y sus colegas se detallarán en la edición online del 30 de agosto de la revista Science.


Autor: Dave Mosher
Fecha Original: 30 de agosto de 2007
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Los físicos tratan de predecir las erupciones volcánicas

Científicos de la Universidad de St Andrews han sido premiados con una beca de tres años para crear un dispositivo salvavidas in situ para ayudar a la predicción de erupciones volcánicas.

El trabajo está financiado en casi 400 000 libras por el consejo de Investigación del Ambiente Natural (NERC), llevando los fondos de investigación del reciente equipo a poco más de 1 millón de libras, tras el subcontrato de 700 mil libras de ERA Technology Limited para un nuevo trabajo en seguridad militar.

El instrumento de monitorización automático, que se probará en Montserrat en las Indias Occidentales, será desarrollado por el Grupo de Ondas Milimétricas y ESR de Campo Alto de la Escuela de Física y Astronomía.

El nuevo proyecto de radar de volcanes se basa en el éxito del anterior proyecto patrocinado del grupo NERX que desarrolló el único instrumento portable de cartografiado de volcanes ‘AVTIS’ (Sensor de Imagen Topográfica de Volcanes para cualquier Clima). AVTIS usa ondas milimétricas para ver a través del humo, gas y nubes que frecuentemente cubren los volcanes durante meses para medir el tamaño, forma y temperatura de la creciente cúpula de lava del volcán. El equipo escocés continuará trabajando con el equipo de vulcanólogos de las Universidades de Reading y Lancaster y el Observatorio de Volcanes de Montserrat (MVO) en el nuevo proyecto AVTIS, con el objetivo de ayudar a MVO a proporcionar cobertura de la actividad volcánica las 24 horas.

El Dr. David Macfarlane, científico jefe del proyecto explicó, “AVTIS fue el primer instrumento de onda milimétrica en ser usado en un volcán, demostrando el concepto de que un radar alimentado con una pequeña batería podría usarse para cartografiar la cúpula de lava desde distancias de hasta de seis kilómetros. Trabajamos en el único volcán activo del Reino Unido, la cúpula de lava de la Colinas Soufrière en Montserrat. Este tipo de volcán puede cambiar con bastante rapidez y el observatorio local necesita saber lo que está pasando en la cumbre de la montaña diariamente, si no cada hora, desde la base. AVTIS midió la forma 3D de la cúpula de lava, mostrando un crecimiento de 60 metros a lo largo de un intervalo de 10 días así como la toma de imágenes térmicas de la cúpula a través de una gruesa capa de nubes. Es la capacidad de trabajar en cualquier clima lo que diferencia a esta tecnología, permitiéndonos monitorizar el volcán desde una distancia segura todo el tiempo”.

Añadió además que, “El primer instrumento debía ser manejado, usando un ordenador portátil para controlar el escaneo, y sólo podía operar durante unas ocho horas antes de que las baterías se agotasen. Este nuevo patrocinio nos permitirá construir una versión automática que se mantenga en el anillo del cráter del volcán con su propio suministro de energía, enviando las imágenes de radas y datos de vuelta al observatorio cada pocos minutos usando tecnología WiFi. Con la constante cobertura de la evolución de la cúpula de lava pretendemos captar toda la actividad significativa que lleva a una erupción y finalmente esperamos ser capaces de predecir cuando podría explotar el volcán. En Montserrat, donde estamos probando el instrumento, la gente es continuamente evacuada de sus hogar cuando el volcán crece y se convierte en algo más peligroso por lo que esta tecnología es una necesidad real”.

El Dr. Duncan Robertson, también del Grupo de Ondas Milimétricas y ESR de Campo Alto dijo, “Estamos absolutamente encantados de haber ganado esta beca que nos permitirá expandir significativamente nuestras actividades en la investigación electromagnética. Los premios reflejan nuestra capacidad para desarrollar instrumentos vanguardistas para abordar los nuevos problemas de medida”.

El Dr. Graham Smith, jefe del grupo añadió, “Gran parte de esto ha sido posible gracias al apoyo de la tecnología y experiencia desarrolladas durante otros proyectos de investigación exitosos, in particular el proyecto de 2,6 millones de libras Tecnología Básica HIPER, construyendo un espectrómetro de onda milimétrica ultrarrápido de siguiente generación usado para estudiar la estructura electrónica, particularmente en muestras químicas y biológicas”.


Autor: Claire Grainger / Gayle Cook
Fecha Original: 29 de agosto de 2007
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Misterio de formación planetaria resuelto

La formación de planetas es una historia con un inicio y un final bien conocidos, pero lo que sucede por medio ha sido un enigma para los científicos – hasta ahora.

Una nueva teoría modelada por ordenador demuestra cómo las masas rocosas alrededor de las nacientes estrellas se agrupan para formar planetas sin caer en las estrellas.

“Esto ha sido un obstáculo con el que hemos tropezado durante 30 años”, dijo Mordecai-Marc Mac Low, astrofísico de teorías de formación planetaria del Museo Americano de Historia Natural en la ciudad de Nueva York. “La razón es que las masas tienden a caer en la estrella en un parpadeo celestial. Tenía que encontrarse algún mecanismo para evitar que fuesen arrastrados a la estrella”.

La solución: Juntos, muchas masas rocosas pueden luchar contra el viento que de otra forma los condenaría.

Vagones de rocas

El material de los planetas rocosos se origina en un disco de acreción, o colección de gas y polvo que orbita alrededor de una estrella recién nacida. A lo largo del tiempo las partículas de polvo se unen entre sí y forman grandes rocas, pero finalmente se encuentran con la resistencia del “viento”del vapor gaseoso del disco.

“Se encuentran con el viento en contra. Es letal y los arrastra hacia la estrella”, dijo Mac Low a SPACE.com.

Al modelar la turbulencia dentro del gas, no obstante, demuestra que las rocas pueden unirse y formar planetas.

“La turbulencia en el disco concentra las rocas en regiones de mayor presión”, dijo Mac Low, apuntando que tal perturbación es suficiente para permitir que las rocas luchen contra el viento de la condena. “Si se acelera el gas, las rocas no ven viento en contra. Al conseguir que el gas vaya con ellos conservan su energía y se mantienen en órbita”.

Mac Low comparó el efecto con una cadena de camiones conduciendo por una autopista. Cada roca es como un camión “empujando” el gas que tiene frente a él, creando una amistosa bolsa de aire tras él de forma que el resto de camiones pueden viajar sin consumir tanto combustible. “El final de la historia es que si se unen las suficientes rocas, la gravedad toma el mando y colapsan en cuerpos planetarios”, dijo Mac Low.

Los hallazgos de Mac Low y sus colegas se detallarán en un próximo ejemplar de la revista Nature.

Problema de pulverizado

Aunque Mac Low y sus colegas mantienen a sus rocas de formación planetaria a salvo del tirón gravitatorio de la estrella en su simulación, apunta que aún quedan muchas preguntas.

“Quedan bastantes incertidumbres sobre la formación planetaria como para que no pase a ser un tema obvio en un tiempo cercano”, dijo. “No sabemos cómo tiene lugar verdaderamente tal colapso en un planeta. Tienes miles, millones de rocas revoloteando juntas como un enjambre. En mis pesadillas imagino que se desgastan entre sí formando polvo y todo se esfuma”.

A pesar del problema, Mac Low confía en que la teoría se mantendrá al escrutinio futuro.

“Todo este material está unido entre sí gravitatoriamente, por lo que pensamos que es probable que forme objetos mayores”, dijo. Al ejecutar las simulaciones por ordenador, de hecho, los cúmulos de rocas unidos formados son tan grandes como el planeta enano Ceres (anteriormente conocido como asteroide Ceres).

Alan Boss, astrofísico de la Institución Carnegie en Washington, D.C, dijo que la teoría es atractiva a pesar de la advertencia.

“En general, los cálculos presenta una esperanzadora aproximación a la comprensión de cómo sucede algo que sabemos que debe suceder, al menos para los planetas terrestres”, dijo Boss en un correo electrónico. Cómo se forman los planetas gigantes es otra cuestión. Una idea es que el gas se une alrededor de la roca, o planeta terrestre. Boss, no obstante, cree que los gigantes gaseosos colapsan a partir de un grupo, muy similar a la formación estelar.

Mac Low y su equipo planean poner fin al misterio de cómo las rocas colapsan en planetésimos, o trozos de roca protoplanetaria, en el futuro.


Autor: Dave Mosher
Fecha Original: 29 de agosto de 2007
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Sistema estelar bañado por la “lluvia”

El Telescopio Espacial Spitzer de la NASA ha revelado un sistema estelar polvoriento que está bañado por una “lluvia de vapor” de agua.

El agua, atraída de los restos estelares gaseosos en un disco de polvo, proporciona lo que los astrónomos creen que es la primera visión directa de cómo el líquido que dirige la vida hace su aparición en los planetas. El disco es del mismo tipo que el que se forma alrededor de muchas estrellas y, en el caso de nuestro Sol, fue el vivero para la formación planetaria.

La guardería estelar llamada NGC 1333. Spitzer descubrió un disco protoplanetario de polvo alrededor de una embriónica en esta región llamada NGC 1333-IRAS 4B, que está repleta de vapor de agua. Crédito: NASA / JPL-Caltech / Harvard-Smithsonian CfA

La cantidad de agua en el disco recientemente observado se cree que es igual a más de cinco veces todos los océanos de la Tierra.

“Por primera vez, vemos agua siendo llevada a la región donde muy probablemente se formarán los planetas”, dijo Dan Watson, astrofísico de la Universidad de Rochester en Nueva York.

El trabajo de Watson y sus colegas se detallará en el ejemplar del día 30 de agosto de la revista Nature.

Sorpresa de vapor

El agua es abundante a través de todo nuestro Universo, ya sea como hielo o como gas alrededor de las estrellas y en el espacio interestelar, pero es raro como líquido.

“En la Tierra, el agua llegó en forma de asteroides helados y cometas”, dijo Watson. “El agua también existe mayormente como hielo en las densas nubes que forman las estrellas”.

Los astrónomos encontraron pruebas acuosas en un joven sistema estelar llamado NGC 1333-IRAS 4B, situado a 1000 años luz de distancia en la constelación de Perseus. El sistema aún crece dentro de un capullo de gas y polvo enfriado, y los datos de Spitzer demuestran que el hielo está cayendo del capullo a un disco caliente de materiales de potencial formación planetaria que orbitan la estrella.

Cuando el hielo impacta con el polvo, se evapora.

“Ahora hemos visto agua, que al caer como hielo desde la envoltura de un joven sistema estelar a su disco, en realidad se evapora en la llegada”, dijo Watson. “Este vapor de agua más tarde se enfriará de nuevo en asteroides y cometas”.

Búsqueda seca

El descubrimiento de Watson y su equipo llegó tras una visión detallada de 30 jóvenes sistemas estelares similares con el espectrógrafo infrarrojo de Spitzer, un instrumento que revela las “huellas” de las moléculas como el agua. De los 30 embriones estelares investigados, sólo NGC 1333-IRAS 4B alberga cantidades significativas de agua.

La búsqueda seca, sin embargo, puede no estar debida a la carencia de agua en los otros sistemas estelares, explican los astrónomos.. NGC 1333-IRAS 4B está en la orientación adecuada para que la visión de Spitzer apunte a su denso núcleo y, añaden, tal fase acuosa es de vida corta y difícil de captar.

“Hemos captado una fase única en la evolución de un joven sistema estelar, cuando la materia de la vida se mueve dinámicamente a un entorno donde podrían formarse planetas”, dijo Michael Werner, científico del proyecto de la misión Spitzer en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California.

Los astrónomos explicaron que el agua sirve como una importante herramienta para el estudio del proceso de formación planetaria, que aún no se comprende muy bien.

“El agua es más fácil de detectar que otras moléculas, por lo que podemos usarlo como sonda para mirar en más tipos de nuevos discos y estudiar su física y química”, dijo Watson. “Esto nos enseñará mucho sobre cómo se forman los planetas”.


Autor: Dave Mosher
Fecha Original: 29 de agosto de 2007
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La bacteria más antigua del mundo

Una investigación ha descubierto por primera vez ADN de una bacteria viva que tiene más de medio millón de años. Nunca antes se han encontrado restos de organismos aún vivos de tal antigüedad. El excepcional descubrimiento puede llevar a una mejor comprensión del envejecimiento celular y podría incluso arrojar luz sobre la cuestión de la vida en Marte.

El descubrimiento se publicará en el ejemplar de PNAS (Proceedings of The National Academy of Sciences de los Estados Unidos de América). El descubrimiento se realizó por parte del Profesor Eske Willerslev de la Universidad de Copenhague y su equipo internacional de investigación.

Cómo envejecen las células

Willerslev recolectando muestras del terreno en el permafrost del Yukón, Canadá (Créito: Duane Froese)

Todas las células se descomponen con el tiempo. Pero algunas células son mejores que otra en posponer su descomposición y de esta forma retrasar el envejecimiento y finalmente la muerte. E incluso hay organismos que son capaces de regenerarse y de ese modo reparar células dañadas. Estas células – su ADN – es muy interesante para una mejor comprensión del proceso de cómo las células colapsan con la edad.

La vida más vieja de la Tierra

El equipo de investigación, que consta de expertos internacionales, entre otras cosas rastrea ADN en sedimentos y organismos, han encontrado una antigua bacteria que aún contiene ADN activo y vivo. Hasta ahora, es el hallazgo más antiguo de un organismo con ADN activo y pos tanto vivo en la Tierra. El descubrimiento se realizó tras unas excavaciones en las capas de permafrost del noroeste de Canadá, el noreste de Siberia y la Antártica.

Nuestro proyecto trata, por ejemplo, de examinar cómo viven las bacterias tras haber estado congeladas durante millones de años. Otros investigadores han intentado descubrir la vida del pasado y el posterior desarrollo evolutivo centrándose en las células que están es estado de letargo similar a la muerte. Nosotros, por otra parte, hemos encontrado un método que hace posible extraer y aislar restos de ADN de las células que aún están activas. Esto da una descripción más precisa de la vida pasada y la evolución hacia el presente debido a que estamos tratando con células que aún tienen función metabólica – al contrario que las células “muertas” donde ha cesado tal función, dice Eske Willerslev.

Perspectivas futuras

Tras el trabajo de campo y el aislamiento del ADN, los investigadores compararon el ADN con un banco mundial genético de ADN en los Estados Unidos para identificar el antiguo material. Parecido a la forma en que la policía compara las huellas de un crimen. Los investigadores fueron capaces de colocar el ADN con mayor precisión y ponerlo en un contexto.

Hay un largo camino, por supuesto, desde nuestra investigación básica a la comprensión de por qué algunas células se hacen más viejas que otras. Pero es interesante en este contexto observar cómo las células colapsan y son restauradas y de esta forma se mantienen a lo largo de grandes periodos de tiempo. Nuestros métodos y resultados pueden usarse para determinar si hubo alguna vez vida en Marte de la forma en que la tenemos en la Tierra. Y también la perspectiva global en relación a la Teoría de la Evolución de Darwin que predice que la vida nunca vuelve al mismo nivel genético. Pero nuestros hallazgos nos permiten proponer la cuestión: ¿estamos tratando con una evolución circular donde el desarrollo, por decirlo así, se muerde su propia cola y si es así cuando se mezcló el ADN antiguo con el nuevo?, dice Eske Willerslev.


Autor: Eske Willerslev
Fecha Original: 28 de agosto de 2007
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Reacciones nucleares en laboratorio que imitan a supernovas

Ardiendo más brillante que miles de millones de soles, la energética muerte estelar conocida como supernova ha permitido últimamente a los científicos descubrir propiedades fundamentales del universo.

Ahora los físicos esperan descubrir nuevos secretos cósmicos recreando algunas características de las supernovas en el laboratorio.

El Solenoide Resonador con Transmisión Exclusiva (RESOLUT) reúne un pequeño número de instalaciones alrededor del mundo capaces de recrear algunas de las emisiones y reacciones que ofrecen los mayores fuegos artificiales de la naturaleza.

“Estamos realizando experimentos que replican, de una forma muy controlada, las explosiones que tienen lugar en las estrellas”, dijo Ingo Wiedenhöver, físico de la Universidad Estatal de Florida, donde se aloja RESOLUT en un laboratorio acelerador de partículas.

Recientemente se usó RESOLUT para crear tipos específicos de núcleos radiactivos hallados en las supernovas de Tipo 1a.

Las supernovas de Tipo 1a tienen lugar cuando un tipo de estrella conocida como enana blanca alcanza una masa crítica y comienza a fusionar carbono cerca de su centro. La explosión nuclear se dispersa por toda la estrella aproximadamente en un segundo y esparce el contenido de la estrella. El infierno termonuclear no deja rastros tras de sí.

Debido a que las supernovas de Tipo 1ª liberan virtualmente la misma cantidad de energía, el brillo observado de tales explosiones varías sólo con la distancia a la Tierra, y por tanto pueden usarse como estándar para medir las distancias interestelares.

“Esto es lo que los astrofísicos llaman una “candela estándar” para medir distancias”, dijo Wiedenhöver. “Al mismo tiempo miraron el desplazamiento al rojo observado [que describe la velocidad a la que la supernova se aleja de la Tierra] y miden la expansión del universo”.

Observaciones recientes de supernovas ultra-distantes sugieren que el universo se expande a una razón acelerada, lo que contradice el punto de vista de una expansión estable del famoso astrónomo Edwin Hubble. Una mejor comprensión de las reacciones que tienen lugar dentro de una supernova ayudarían a los astrónomos a crear un mapa más preciso del universo.

“No todas las supernovas de Tipo 1a tienen el mismo brillo”, dijo Wiedenhöver. “Nuestro trabajo es hacer un modelo de diferencias de brillo. Para hacer esto necesitamos comprender la física de las explosiones”.

Las reacciones en sí mismas no están bien estudiadas, principalmente porque los isótopos altamente inestables del núcleo radiactivo no se encuentran en la Tierra.

“Los astrofísicos les dirán que necesitan más información sobre la física nuclear de estos exóticos isótopos”, dijo Wiedenhöver. “Este tipo de física verdaderamente ha empezado a tener éxito en los últimos cinco años gracias a instalaciones como ésta”.

RESOLUT no es la única instalación de Norteamérica que usa un rayo de partículas atómicas para aislar núcleos raros en un acelerador de partículas, pero es el único con su flexibilidad. El Acelerador TRIUMF de la Universidad de British Columbia y la instalación ORELA en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee tienen, admite Wiedenhöver, “mejores rayos, pero nosotros podemos seleccionar con mayor libertad qué isótopos estudiar”.

Ninguno de estos experimentos es el primero en imitar las explosiones del espacio profundo. En 2001, los físicos que experimentaban con un nuevo tipo de materia llamado condensado Bose-Einstein llegaron a crear una explosión en miniatura que en ciertos aspectos recuerda a una supernova.


Autor: Ben Mauk
Fecha Original:
28 de agosto de 2007
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Experimento para aclarar un antiguo descubrimiento físico genera más cuestiones

Aproximadamente en el 600 a.C, el filósofo griego Tales de Mileto descubrió que frotar ciertos materiales, como ámbar y lana, puede provocar que ambos se carguen eléctricamente, uno positiva y otro negativamente. Este fenómenos es útil para distintos procesos industriales, incluyendo la impresión y filtrado, y ha levantado mucho interés y estudio. Aún así, los científicos no pueden explicar completamente cómo ocurre la transferencia de carga inducida por el frotado o cómo esta transferencia afecta a los objetos de su alrededor.

Científicos de la Universidad de Rutgers recientemente han completado un experimento diseñado para ayudar a iluminar este fenómeno (conocido como efecto triboeléctrico) – pero en lugar de eso les ha dejado rascándose la cabeza.

En la edición online del 31 de julio de 2007 de la revista Physical Review Letters, describen su experimento: separar una mezcla de partículas partículas de arena roja y azul vertiéndolas en un cilindro acrílico cargado positivamente usando una versión en miniatura de un “alimentador vibratorio”, una máquina usada normalmente para mover frutos secos de las tolvas de almacenamiento a las máquinas de procesado. Los científicos cargaron el cilindro triboeléctrico frotándolo con un guante de nylon. Basándose en estas condiciones iniciales, esperaban que los granos exhibieran ciertos comportamientos.

Conforme los granos viajasen hacia abajo por el tubo, se cargarían positivamente debido a la fricción. Cuando alcanzaran el final y cayesen por el aire, se separarían en dos flujos – uno rojo y otro azul – y formarían dos montones en el fondo del cilindro. El experimento es similar a uno desarrollado en el siglo XIX por el físico británico Lord Kelvin, quien advirtió que un flujo cargado de gotas de agua inducía una carga en una segunda corriente situada junto a ella.

Debido a la ligeramente distinta composición química de los granos, los granos azules toman un poco más de carga positiva que los rojos. Los científicos suponen, basados en las leyes de la electrostática, que cada grano azul cargado positivamente induciría una carga negativa en el metal alimentador. De acuerdo con esto, razonaron que debido a que los granos azules tienen más carga positiva, sentirían un tirón más fuerte hacia el alimentador que los rojos y caerían tan cerca del alimentador como fuese posible.

Extrañamente, tuvo lugar el comportamiento completamente opuesto: Los granos rojos cayeron más cerca del alimentador.

Tras examinar el alimentar, el grupo notó que una pequeña capa de granos rojos, tal vez de unos 10 granos de grosor, se había acumulado en el borde del alimentador. Esto también era extraño, dado que los granos azules llevan más carga positiva y era más probable que se pegasen. Además, ningún gran azul se pegó en la capa, sino que, como escribieron los científicos, tuvo lugar una “repulsión paradójica”. Los granos azules se deslizaron sobre los rojos y sobre el borde.

De esta forma, los dos colores se separaron antes de caer. Parece por tanto, que la carga positiva del cilindro no influyó en el comportamiento de los granos.

Fernando Muzzio, científico involucrado en el estudio, dijo a PhysOrg.com que él y sus colegas también habían usado materiales “reales” para la misma configuración experimental, incluyendo polvos farmacéuticos normales, que tienen el potencial de experimental este efecto triboeléctrico inducido durante el proceso. Ell grupo observó esencialmente los mismos resultados.

“Sospecho que una vez empecemos a observar, encontraremos comportamiento inesperados similares en muchos lugares. Queda para un futuro estudio el determinar hasta qué punto se puede controlar éste fenómeno para eliminar problemas cualitativos, o incluso mejor, para desarrollar nuevos métodos de procesado”, dijo Muzzio.


Cita: Amit Mehotra, Fernando J. Muzzio, y Troy Shinbrot, “Spontaneous Separation of Charged Grains (Separación espontánea de granos cargados)” Phys. Rev. Lett. 99, 058001 (2007)

Autor: Laura Mgrdichian
Fecha Original: 28 de agosto de 2007
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Pruebas convincentes apuntan a la proximidad de la Tierra al Sol como precursor de la Edad de Hielo

Una pregunta sin resolver durante más de un siglo podría tener respuesta.

¿Cuándo comenzó la edad de hielo? En junio, por supuesto.

El análisis de núcleos de hielo liderado por Kenji Kawamura, científico visitante en la Institución de Oceanografía Scripps, UC San Diego, demuestra que los cuatro últimos grandes ciclos de edad de hielo comenzaron cuando la distancia de la Tierra al Sol durante su órbita anual se hacen lo bastante grandes como para evitar la fusión veraniega del hielo glacial. La ausencia de tal fusión permitió la acumulación del hielo a lo largo de periodos de tiempo que se verían caracterizados como periodos glaciales.

Los resultados del estudio aparecieron en la edición del 23 de agosto de la revista Nature.

Jeff Severinghaus, geocientífico de Scripps y coautor del artículo, dijo que los hallazgos confirman una teoría formalizada en los años 40 pero postulada por primera vez en el siglo XIX. El trabajo también ayuda a clarificar el papel del dióxido de carbono en el calentamiento global y los episodios de enfriamiento del pasado y presente, dijo.

“Este es un hallazgo significativo debido a que la gente se ha preguntado durante 100 años la cuestión de por qué hay eras glaciales”, dijo Severinghaus.

El núcleo de hielo profundo de Dome Fuji, Antártica, con el taladro. Este hielo fue retirado a una profundidad de 1332 metros, y fue depositado hace unos 89 000 años.
Fotografía: Dr. Hideaki Motoyama, Instituto Nacional de Investigación Polar, Japón

Una premisa avanzada en los años 40 conocida como la Teoría de Milankovitch, cuyo nombre procede del geofísico serbio Milutin Milankovitch, proponía que las edades del hielo comenzaban y terminaban en conexión con la insolación del verano, o exposición a la luz solar, en las altas latitudes del Hemisferio Norte. Ara probarlo, Kawamura usó muestras de hielo tomadas miles de kilómetros más al sur en la Antártica en una estación conocida como Dome Fuji.

Los científicos que estudian el paleoclima a menudo usan los gases atrapados en los núcleos de hielo para reconstruir las condiciones climáticas de hace cientos o miles de años, cavando a miles de metros de profundidad en las capas de hielo. Midiendo la razón de oxígeno y nitrógeno en los núcleos, el equipo de Kawamura fue capaz de demostrar que los núcleos de hielo registran cuánto cayó la luz solar en la Antártica en los veranos desde hace 360 000 años. El método del equipo permitió a los investigadores usar cálculos astronómicos precisos para comparar el sincronismo del cambio climático con la intensidad de la luz solar en cualquier punto del planeta.

Kawamura, antiguo estudiante de post-doctorado en Scripps, usó los datos de la razón oxígeno-nitrógeno para crear una línea de tiempo climática que se usó par validar los cálculos que Milankovitch había creado décadas antes. El equipo encontró una correlación entre los inicios y finales de las edades de hielo, y las variaciones en las estaciones de la Tierra en el máximo acercamiento al Sol. El paso más cercano de la Tierra, o perihelio, suele suceder en junio cada 23 000 años. Cuando la forma de la órbita terrestre no permite una aproximación tan cercana al Sol en tal mes, el relativamente frío verano de la Tierra acrecentó la dispersión de capas de hielo en la superficie terrestre del Hemisferio Norte. Los periodos en los que la Tierra pasó relativamente cerca el verano del Hemisferio Norte provocó una fusión acelerada y llevó al final de la edad de hielo.

“Cuando empezamos a llegar al punto de máximo acercamiento en junio, es cuando se produce el gran deshielo”, dijo Severinghaus.

La comparación entre los registros de los núcleos de hielo de Dome Fuji con los niveles de luz solar en el Hemisferio Norte muestran los inicios y finales de los periodos glaciales.

Kawamura dijo que la nueva línea de tiempo servirá como guía que permitirá a los investigadores comprobar los modelos de predicción del clima de los efectos del dióxido de carbono en la atmósfera. El equipo encontró que los cambios en la órbita de la Tierra que terminan las edades de hielo amplifican su propio efecto sobre el clima a través de una serie de pasos que llevan a que se libere una mayor cantidad de dióxido de carbono de los océanos al aire. Este efecto secundario, o retroalimentación, es el culpable del 30 por ciento del calentamiento visto en la finalización de las edades de hielo pasadas.

“Un punto importante es que los modelos climáticos deberían validarse con el clima pasado de tal forma que podamos predecir mejor lo que sucederá en el futuro con unos niveles elevados de CO2”, dijo Kawamura. “Para esto, mi nueva escala temporal puede distinguir la contribución al cambio climático pasado de la cantidad de luz solar y el CO2”.

Además de Kawamura y Severinghaus, los autores del informe incluyen a Takakiyo Nakazawa, Shuji Aoki, Koji Matsumoto, y Hisakazu Nakata de la Universidad de Tohoku en Sendai, Japón; Frederic Parrenin del Laboratorio de Glaciología y Geofísica del Medioambiente en Grenoble, Francia; Lorraine Lisiecki y Maureen Raymo de la Universidad de Boston; Ryu Uemura, Hideaki Motoyama, Shuji Fujita, Kumiko Goto-Azuma, Yoshiyuki Fujii, y Okitsugu Watanabe del Instituto Nacional de Investigación Polar en Tokio, Japón; Manuel Hutterli de la Investigación Antártica Británica en Cambridge, Inglaterra; y Francoise Vimeux y Jean Jouzel del Laboratorio de Ciencias del Clima y del Medioambiente en Gif-sur-Yvette, Francia.

La investigación fue patrocinada por una beca de ayuda para la Investigación Científica Creativa para Jóvenes Científicos del Ministerio de Educación, Ciencia, Deportes y Cultura de Japón, la Fundación de Educación y Ciencia Gary Comer y la Fundación Nacional de Ciencia.


Autor: Robert Monroe
Fecha Original: 24 de agosto de 2007
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Encontrada la curvatura de Einstein alrededor de estrellas de neutrones

La curvatura del espacio-tiempo predicha por Einstein ha sido descubierta alrededor de las estrellas de neutrones, la materia observable más densa del universo.

La curvatura revela líneas difusas de gas de hierro azotando las estrellas, dicen los astrónomos de la Universidad de Michigan y la NASA. El hallazgo también indica un tamaño límite para los objetos celestes.

Dibujo artístico de un disco de gas caliente alrededor de una estrella de neutrones. El gas de la parte interna del disco gira tan rápido que experimenta los efectos predichos por las Teorías de la Relatividad de Einstein. Crédito: NASA/Dana Berry.

Las mismas distorsiones se había observado alrededor de agujeros negros e incluso alrededor de la Tierra, por lo que aunque en hallazgo tal vez no sea una sorpresa, es significativo para responder a las preguntas básicas de la física, dijo el miembro del equipo de estudio Sudip Bhattacharyya del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland y la Universidad de Maryland en College Park.

“Esto es física fundamental”, dijo Bhattacharyya. “Podría haber tipos de partículas o estados de la materia exóticos, tales como materia de quarks, en los centros de estrellas de neutrones, pero es imposible crearlos en el laboratorio. La única forma de descubrirlos es comprender las estrellas de neutrones”.

Las estrellas de neutrones pueden compactar más de toda la materia del Sol en una esfera del tamaño de una ciudad. Unas tazas de materia de una estrella de neutrones pesarían más que el Monte Everest. Los astrónomos usan estas estrellas colapsadas como laboratorios naturales para estudiar cómo la materia compacta puede comprimirse bajo las presiones más extremas que la naturaleza puede ofrecer.

Para comenzar a resolver el misterio de lo que yace bajo estas estrellas moribundas, los científicos deben medir con precisión y detalle sus diámetros y masas.

En dos estudios paralelos, los astrónomos usaron el Observatorio de rayos-X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea y el rayos-X Suzaku Japonés/NASA para investigar tres estrellas binarias de neutrones: Serpens X-1, GX 349+2 y 4U 1820-30. También estudiaron las líneas espectrales procedentes de los átomos calientes de hierro que se arremolinan en un disco justo más allá de las superficies de las estrellas de neutrones a velocidades que alcanzan el 40 por ciento de la velocidad de la luz.

Normalmente, la línea espectral medida para los átomos de hierro súper-calientes revelarían picos simétricos. Sin embargo, sus resultados mostraron un pico curvado que era indicativo de los efectos relativistas. El movimiento extremadamente rápido del gas (y la potente gravedad relacionada), dicen, provoca que las líneas se difuminen, desplazándose a mayores longitudes de onda.

Las medidas les permitieron determinar el máximo tamaño de la estrella. “Vemos al gas azotando el exterior de la superficie de la estrella de neutrones”, dijo el miembro del equipo de XMM-Newton Edward Cackett de la Universidad de Michigan. “Y dado que la parte interna del disco obviamente no puede orbitar más cerca de la superficie de la estrella de neutrones, estas medidas nos dan un tamaño máximo del diámetro de la estrella de neutrones”.

Dijo que las estrellas de neutrones no pueden ser más grandes de 33 kilómetros de diámetro.

El artículo de XMM-Newton fue publicado en el ejemplar del 1 de agosto de la revista Astrophysical Journal Letters. El otro artículo se ha enviado para su publicación a la misma revista.


Autor: Personal de SPACE.com
Fecha Original: 27 de agosto de 2007
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