ALMA está compuesto por 66 antenas de alta precisión ubicadas en el llano de Chajnantor, a 5.000 metros de altitud en el norte de Chile. ALMA

Los astrónomos inician una nueva era de descubrimientos en Chile gracias a una nueva configuración de las antenas situadas a kilómetros de distancia entre sí

Los astrónomos han comenzado a usar, por primera vez, la mayor separación posible entre las 66 antenas del radio telescopio ALMA, ubicado en el árido desierto de Atacama, en el norte de Chile, manteniéndolas a una distancia de 15 kilómetros entre sí. ¿El resultado? La mayor nitidez alcanzable con este observatorio capaz de investigar el universo frío, aquel que, a diferencia de estrellas y galaxias, no podemos ver con los telescopios convencionales.

Científicos del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica (IA-PUC) y del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), en Chile, han logrado con la nueva configuración obtener la imagen más nítida del gas frío ubicado la región central de un choque de galaxias, un gas que alimenta simultáneamente a dos monstruosos agujeros negros supermasivos a 360 millones años luz de nuestro planeta.

Se trata de dos galaxias –algunos expertos hablan de que serían tres- que se encuentran en proceso de colisión en la constelación de Ofiuco, dando origen a una nueva galaxia conocida como NGC 6240. Este proceso es un adelanto de lo que ocurrirá en nuestra propia Vía Láctea cuando se fusione con la vecina Andrómeda, en unos 5.000 millones de años de distancia. De ahí el interés por pasa en este sistema, donde el comportamiento de los agujeros negros es diferente al que había sido predicho desde hace un par de décadas, cuando se comenzó a observar esta formación.

Visión poderosa

Una técnica conocida como “interferometría”, similar a la que se utilizó para obtener la primera imagen del evento de horizonte de un agujero negro en 2019, es la que está permitiendo realizar todos estos hallazgos. La diferencia es que, en el caso del primer agujero negro fotografiado, se utilizaron observatorios en diversos lugares del mundo, con una separación no de decenas, sino de miles de kilómetros.

Ezequiel Treister, astrónomo IA-PUC que lideró la investigación, lo explica: “Sabíamos que utilizar esta técnica abriría la puerta a un universo de nuevos descubrimientos en astronomía. Cuando se combina la luz de más de un receptor, como es el caso de ALMA con 66 antenas, mayor separación entre ellos equivale a mayor nitidez”.

Para tener una idea, podemos comparar esta configuración de antenas con la apertura del espejo en un telescopio convencional como el Hubble. En estos telescopios ópticos, la apertura del espejo, o su diámetro, es la que define el detalle de las imágenes que se obtienen: cuanto más grande sea la apertura, mayor detalle. “La configuración en ALMA tenía antenas con una distancia máxima de 15 kilómetros. Eso permite obtener un detalle de imagen igual al que se conseguiría si tuviéramos un telescopio entero de 15 kilómetros de tamaño/apertura”, explica Hugo Messias, astrónomo de ALMA que participó de la investigación.

Ezequiel Treister cuenta que el trabajo comenzó en 2015, después de una reunión de astrónomos en el Instituto Tecnológico de California, Caltech, donde junto a otros colegas comenzaron a planear propuestas para ALMA. “Las observaciones recién se pudieron realizar en septiembre de 2017. No era fácil hacer coincidir la configuración correcta de las antenas con las condiciones climáticas adecuadas. Y después vino el análisis de los datos. Fueron dos años de intenso trabajo, codo con codo con expertos colaboradores de todas partes del mundo”, relata el astrónomo.

A comienzos del pasado enero, desde las remotas islas de Hawái, donde se desarrollaba la reunión número 235 de la sociedad astronómica estadounidense, se dieron a conocer los resultados de esta investigación, que arroja luces sobre el destino que correrá nuestra propia galaxia.

Turbulenta colisión

Un misterio que se pudo resolver fue el que existía en torno al tamaño de los agujeros negros. “Se pensaba que eran demasiado masivos en proporción a sus galaxias, ya que, al medir sus masas, era imposible separarlos de otro material en la región central, como gas y estrellas”, explica Treister. La investigación pudo medir directamente las masas de los agujeros, concluyendo que corresponden a entre 500 y 1.000 millones de veces la del Sol, unas 100 veces más grande que el que encontramos en el centro de la Vía Láctea, pero proporcionales a lo que se espera para el tamaño de sus galaxias.

También se pudo entender la configuración del gas que se ubica entre los dos agujeros negros: forman una especie de filamento de gas molecular que los une a una distancia similar a la de la Tierra con Próxima Centauri, (la estrella más cercana a nuestro planeta ubicada a cuatro años luz). “Lo que descubrimos sin duda nos sorprendió. En vez del disco rotante predicho hace 20 años, ahora veíamos claramente un filamento de gas uniendo los dos agujeros negros. Esta estructura parece estar estática, pero no lo está”, agrega Franz Bauer, astrónomo del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica que también participó de la investigación.

Estos revolucionarios datos nos indican que la mayor parte del gas detectado se localiza en la región entre los dos agujeros negros y que hay tal cantidad que equivaldría a 10.000 millones de masas solares o unas 15 veces más que todo el gas que encontramos en la Vía Láctea. Parte de este gas es expulsado por intensos vientos a velocidades de alrededor de 500 kilómetros por segundo o más. “Pensamos que, eventualmente, gran parte del gas será expulsado de la región central de la galaxia, mientras que una fracción relativamente pequeña caerá al interior del agujero negro, alimentándolo”, dice Franz Bauer.

A futuro, el potencial de esta técnica de observación es enorme. Una buena parte de las regiones del espacio que no hemos podido ver hasta ahora se hallan “ocultas”, debido al polvo existente en las regiones centrales de las galaxias: este absorbe la luz óptica, lo que explica por qué al observar hacia el centro de la galaxia se aprecia mayormente oscuridad. Una auténtica pared de polvo que hemos aprendido a atravesar y que comienza, de a poco, develar todos sus secretos.

Por Ricardo Acevedo

Santiago de Chile 27 ENE 2020 - 18:44 COT

Viveros estelares interconectados forman la mayor estructura gaseosa de la Vía Láctea

El hallazgo modifica la visión de 150 años de las guarderías // En lugar de ser anillos en expansión, es un filamento ondulado

 

Astrónomos de Harvard descubrieron una estructura gaseosa monolítica en forma de onda, la más grande vista en la Vía Láctea, compuesta por viveros estelares interconectados.

Nombrada onda Radcliffe en honor a la base de operaciones de la colaboración, el Instituto Radcliffe de Estudios Avanzados, el descubrimiento transforma la visión de 150 años de las guarderías estelares cercanas como un anillo en expansión, a otra que presenta más bien un filamento ondulado, formador de estrellas, que alcanza billones de kilómetros por encima y por debajo del disco galáctico.

El trabajo, publicado en Nature, fue posible gracias a un nuevo análisis de datos de la nave espacial Gaia de la Agencia Espacial Europea (AEE), lanzada en 2013 con la misión de medir de forma precisa la posición, la distancia y el movimiento de las estrellas.

El equipo combinó los datos superprecisos de Gaia con otras mediciones para construir un mapa 3D detallado de materia interestelar en la Vía Láctea, y percibió una pauta inesperada en el brazo espiral más cercano a la Tierra.

Así, los expertos descubrieron una estructura larga y delgada, de alrededor de 9 mil años luz de largo y 400 de ancho, con forma de ola y una cresta de 500 años luz arriba y abajo del plano medio del disco de nuestra galaxia. Esta ola acoge muchas de las guarderías estelares que se pensaba que formaban parte del Cinturón de Gould, una banda de regiones formadoras de estrellas que se cree que están orientadas alrededor del Sol en un anillo.

Ningún astrónomo esperaba que viviéramos junto a una colección gigante de gas en forma de ola, o que formara el brazo local de la Vía Láctea, señaló Alyssa Goodman, profesora de astronomía aplicada de la Universidad Harvard, investigadora asociada en el Instituto Smithsoniano, y codirectora del Programa de Ciencias en el Instituto Radcliffe de Estudios Avanzados.

“Nos sorprendimos por completo cuando nos dimos cuenta de lo larga y recta que es la onda Radcliffe, mirándola desde arriba en 3D, pero lo sinusoidal que es cuando se ve desde la Tierra –admitió–. La existencia misma de esta onda nos obliga a repensar nuestra comprensión de la estructura 3D de la Vía Láctea.

Gould y Herschel observaron estrellas brillantes formándose en un arco proyectado en el cielo, por lo que durante mucho tiempo la gente ha tratado de averiguar si estas nubes moleculares realmente forman un anillo en 3D, recordó João Alves, profesor de astrofísica estelar de la Universidad de Viena.

Mapa 3D

En cambio, lo que hemos observado es la estructura de gas coherente más grande que conocemos en la galaxia, organizada no en un anillo, sino en un filamento masivo y ondulado. El Sol se encuentra a sólo 500 años luz de la onda en su punto más cercano. Ha estado frente a nuestros ojos todo el tiempo, pero no podíamos verlo hasta ahora, explicó.

El nuevo mapa en 3D muestra el vecindario galáctico bajo una nueva luz, brindando a los investigadores una vista revisada de la Vía Láctea y abriendo la puerta a otros descubrimientos importantes.

“No sabemos qué causa esta forma, pero podría ser como una onda en un estanque, como si algo extraordinariamente masivo aterrizara en nuestra galaxia. Lo que sí sabemos es que nuestro Sol interactúa con esta estructura. Pasó junto a un festival de supernovas cuando cruzó Orión hace 13 millones de años, y en otros 13 millones de años volverá a cruzar la estructura, como si estuviéramos surfeando la ola, destacó Alves.

En estudios anteriores, el grupo de investigación de Douglas Finkbeiner, profesor de astronomía y física en Harvard, fue pionero en técnicas estadísticas avanzadas para mapear la distribución 3D del polvo, utilizando grandes análisis de los colores de las estrellas.

Ahora, armados con nuevos datos de Gaia, los estudiantes graduados de Harvard Catherine Zucker y Joshua Speagle aumentaron recientemente estas técnicas, mejorando de forma drástica la capacidad de los astrónomos para medir distancias a las regiones de formación estelar.

Este trabajo, dirigido por Zucker, fue publicado en el Astrophysical Journal.

Imagen del centro galáctico tomada por el telescopio VLT en Atacama (Chile). FRANCISCO NOGUERAS LARA ESO

Hace alrededor de 1.000 millones de años hubo un estallido extremadamente violento de formación de estrellas en el centro de la Vía Láctea. Al contrario de lo que los científicos esperaban hasta ahora, la formación de las estrellas en el centro no ha sido continua a lo largo de la vida de la Vía Láctea, sino más bien abrupta y con grandes pausas. El estallido ocurrió tras miles de millones de años de tranquilidad y originó más de 100.000 supernovas. Estas explosiones corresponden al final de la vida de una estrella muy masiva. Los astrónomos pueden, por lo tanto, concluir que hubo un nacimiento muy abundante de astros de todo tipo, entre ellos muchos de gran masa, que tuvieron una corta existencia y acabaron con este tipo de explosiones.

El proyecto Galacticnucleus, liderado por Rainer Schödel, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y segundo autor del estudio que se publica este jueves en Nature Astronomy, es el que ha ofrecido tales conclusiones sobre la historia de nuestra galaxia. “Gracias a nuestro catálogo de estrellas tan detallado y los datos recopilados, podemos entender la propia galaxia que habitamos. Este nuevo hallazgo es uno de los mayores resultados y tan solo una piedra de un mosaico para desvelar la historia del universo”, explica el experto.

Una de las grandes metas de los astrónomos, cuando obtuvieron el catálogo el pasado mes de octubre, era entender la formación de aquellas estrellas y han alcanzado su objetivo. El universo tiene más de 13.000 millones de años. El 80% de las estrellas en el centro de la Vía Láctea se formaron desde aquel pasado remoto, entre el nacimiento del universo y hasta hace 8.000 millones de años. El estudio, cuyo autor principal es Francisco Nogueras Lara, investigador del IAA, revela que este periodo de formación inicial fue seguido por unos 6.000 millones de años de descanso durante el cual apenas nacieron estrellas.

Esta etapa que los científicos llaman “estéril” fue interrumpida por un episodio cuyas condiciones son comparables a las de las galaxias starbust (estallidos de estrellas) que muestran un ritmo de más de cien masas solares por año, muy superior a la tasa actual de la Vía Láctea, que no supera las dos. “Fue uno de los momentos más violentos de la historia de la galaxia. Normalmente, cada 100 años, hay una explosión de una supernova en toda la galaxia. En este caso la misma energía se liberó solo en el núcleo, es decir, en una décima parte”, asevera Schödel. En ese tipo de fenómenos, las estrellas que nacen, con una masa combinada de varias decenas de millones de soles, tienen una vida breve y explotan. Queman su combustible y su hidrógeno nuclear demasiado rápido en comparación con las estrellas más pequeñas. 

Los investigadores han estudiado más de tres millones de estrellas cubriendo un área correspondiente a más de 60.000 años luz cuadrados gracias a la cámara infrarroja del telescopio VLT (Very Large Telescope) en el desierto de Atacama (Chile). Una de las hipótesis que proponen para explicar este acontecimiento, que ocurrió hace relativamente poco en términos astronómicos, es que una galaxia enana se haya cruzado en el plano galáctico y por lo tanto perturbado el sistema. “Pero es difícil saberlo. Por ahora solo podemos hacer especulaciones”, previene el científico. 

David Galadí Enríquez, astrofísico del Observatorio de Calar Alto (Almería) que ya había seguido la evolución del proyecto cuando consiguieron el catálogo, compara la historia de la astronomía con la de la geología. “Lo que demuestra este estudio es que, en los dos casos, es cuestión de combinación entre gradualismo y catastrofismo. La historia se basa en una continuidad [formación de estrellas en el disco galáctico de manera sostenible] perturbada por episodios brutales sorprendentes como este, con picos de actividad impresionantes”, concluye.

 

Por AGATHE CORTES

17 DIC 2019 - 04:13 COT

 La atmósfera terrestre vista desde la Estación Espacial Internacional NASA

El enfriamiento de la Tierra ayudó a las bacterias que empezaron a hacer la fotosíntesis a romper un equilibrio que mantuvo el planeta sin oxígeno durante 2.000 millones de años

La vida en la Tierra tardó “poco” en aparecer tras la formación del planeta. Hace al menos 3.700 millones de años, y quizá cientos de millones de años antes, ya había seres capaces de reproducirse en un mundo donde los océanos acababan de aparecer. Faltaba, sin embargo, un elemento que hizo posible que aquellos seres comenzasen a cooperar entre ellos y finalmente acabasen apareciendo los animales, hace solo quinientos millones de años. El oxígeno fue el combustible que alimentó el metabolismo de los seres vivos y transformó nuestro planeta en un mundo habitado, pero sigue habiendo dudas sobre cómo apareció.

El estudio geológico indica que hasta hace unos 2.400 millones de años no había oxígeno en la atmósfera terrestre o en sus océanos. A partir de ese momento, en tres explosiones, el porcentaje de este gas se fue incrementando hasta ocupar el 21% de la atmósfera.

Una de las explicaciones más aceptadas responsabiliza de aquel vuelco atmosférico a las cianobacterias, unos microbios que comenzaron a utilizar la energía del sol para producir carbohidratos y oxígeno a partir del agua y el dióxido de carbono. Esta nueva técnica, que ahora conocemos como fotosíntesis, dio a estos organismos un éxito sin precedentes. Pero mejor siempre es peor para algunos. Los seres que habían satisfecho sus necesidades energéticas durante más de mil millones de años sin oxígeno descubrieron que aquel nuevo gas era veneno para sus células. Aquello fue un cambio de régimen y el triunfo de las cianobacterias fue tal que hoy todas las plantas de la Tierra las llevan incorporadas en sus organismos en forma de unos orgánulos bautizados como cloroplastos.

Después, hicieron falta casi 2.000 millones de años más hasta que los niveles de oxígeno bastasen para permitir la existencia de los primeros animales. El debate científico que trata de explicar este proceso ha sido intenso. Ahora un equipo de la Universidad de Leeds (Reino Unido) ha elaborado un modelo según el cual, más allá de la aparición de los primeros microbios fotosintéticos y el movimiento de las placas tectónicas —dos fenómenos que comenzaron hace 3.000 millones de años y tuvieron influencia en la oxigenación de la Tierra—, el incremento del gas esencial para la vida en la atmósfera era cuestión de tiempo.

El oxígeno no es una sustancia rara. Es el tercer elemento más abundante del universo, después del hidrógeno y el helio, pero es tremendamente "sociable" y puede formar compuestos con casi todos los elementos de la tabla periódica. Durante muchos millones de años el interior de la Tierra mantuvo la elevada temperatura alcanzada durante su formación, pero el enfriamiento progresivo redujo la cantidad de gases volcánicos que surgían de su interior. Estos gases eran los que, al reaccionar con el oxígeno, lo retiraban de la atmósfera. Ese cambio en el equilibrio permitió que el oxígeno producido por las cianobacterias comenzase a generar un superávit que se fue acumulando. El nuevo modelo explicaría el intrigante intervalo entre la aparición de los organismos que producían oxígeno y el aumento de este gas en la atmósfera.

Después estos cambios en el equilibrio atmosférico afectaron a la cantidad de fósforo en el mar, que depende de los niveles de oxígeno, y eso tuvo su impacto en los animales que vivían de la fotosíntesis, que a su vez utilizan fósforo. Cuando esos procesos de retroalimentación produjeron un tercer incremento en el porcentaje de oxígeno en la atmósfera, la Tierra estaba lista para la explosión de formas de vida complejas, móviles y visibles que desde entonces habitan el planeta.

Lewis Alcott, primer autor del artículo que se publica en la revista Science, plantea que, además de conocer estos procesos esenciales para la aparición de la vida en la Tierra, su modelo sugiere que los planetas con atmósferas de oxígeno abundante pueden darse con más frecuencia de lo que se pensaba hasta ahora, “porque [para su aparición] no son necesarios avances biológicos múltiples y muy improbables ni sucesos tectónicos casuales”.

Por DANIEL MEDIAVILLA

14 DIC 2019 - 02:51 COT

El ruido de la colisión de dos agujeros negros se escucha ahora mucho mejor

Exprimidor cuántico. Un nuevo instrumento desarrollado en Europa y otras mejoras aumentan espectacularmente el ritmo de detección de ondas gravitacionales.

Un exprimidor, estados del vacío, fenómenos cuánticos, murmullos del espacio-tiempo, todas estas palabras que parece difícil relacionar entre sí aparecen en la descripción de cómo se ha conseguido aumentar la capacidad de detección de las muy buscadas y ya detectadas ondas gravitacionales en los enormes observatorios LIGO y Virgo, que inauguran una nueva era astronómica. Desde 2016, cuando se anunció la primera detección de la perturbación causada por violentos fenómenos que se producen en el Universo, como la fusión de dos agujeros negros, la detección de ondas gravitacionales se ha convertido en rutina, explican ahora los responsables de los detectores.

Aunque sus impulsores recibieran un año después el premio Nobel de Física, cada nueva detección ya no es noticia, porque se está produciendo casi una por semana en LIGO, el gigantesco sistema de detectores situado en Estados Unidos pero que incluye una amplia colaboración internacional. Esto es una buenísima noticia para la física porque despeja cualquier duda sobre la ciencia que está detrás de los detectores. Uno de los responsables de la mejora es un aparato denominado exprimidor cuántico, que está funcionando desde abril pasado en LIGO y en Virgo, y cuyos resultados se presentan ahora en la revista científica Physical Review Letters. El instrumento, que se ha desarrollado fundamentalmente en Europa, en el detector alemán-británico GEO600, consigue reducir el ruido cuántico en el vacío, que enmascara las débiles señales que llegan a la Tierra de las ondas gravitacionales.

La situación puede progresar todavía más porque en noviembre pasado empezaron a funcionar nuevamente los tres detectores (los dos de LIGO y el Virgo en Italia) tras un mes de parón para labores de mejora y mantenimiento en estas máquinas de alta ingeniería, en las que la precisión es indispensable, labores que incluyen nuevas medidas para aumentar su sensibilidad y alcance.

Los detectores se basan en la interferencia de haces perpendiculares de luz láser que recorren varios kilómetros en el vacío para detectar los murmullos en el espacio-tiempo (como los llaman a veces los físicos) cuando pasa una onda gravitacional. Los violentos fenómenos que las producen son de varios tipos, pero la detección de algunos también depende de la sensibilidad del detector. Con el exprimidor cuántico se cree que se ha detectado la fusión explosiva de dos estrellas de neutrones y posiblemente la de un agujero negro y una estrella de neutrones. Las primeras y ya históricas detecciones fueron de la fusión de dos agujeros negros, según las ideas enunciadas hace más de 100 años por Einstein, pero las ondas gravitacionales también pueden proceder de explosiones estelares en forma de supernova y de otros fenómenos cataclísmicos.

Según los datos publicados ahora, la mejora de sensibilidad en LIGO ha permitido aumentar en un 15% su radio de detección, lo que significa aumentar en un 50% el número de sucesos que se espera detectar. En Virgo la mejora ha sido menor, de un 8% y un 26% máximos respectivamente. “Tenemos este extraño vacío cuántico que podemos manipular sin violar las leyes de la naturaleza y entonces logramos obtener mejores medidas”, señala Nergis Mavalvala, del equipo del MIT en LIGO. “Cuando aumenta el ritmo de detección, no solo comprendemos mejor las fuentes porque tenemos más casos que estudiar sino que nuestra capacidad potencial de hallar cosas desconocidas aumenta también”.

Además, el exprimidor cuántico consigue aumentar la detección de ondas gravitacionales de alta frecuencia, con lo que resulta más fácil que hasta su introducción localizar la fuente en el Universo e inmediatamente enfocar hacia allí todo un ejército de telescopios para estudiarla en detalle. El astrofísico Kirk McKenzie, de la Universidad Nacional de Australia en Canberra, señala en la web Physics que estos resultados representan “una nueva era para los detectores de ondas gravitacionales”. La ingeniería cuántica “ha pasado de ser una mejora teórica a ser un instrumento para detectar fusiones de agujeros negros cada vez más lejanos”, dice.

MADRID

10/12/2019 07:49 Actualizado: 10/12/2019 07:49


Por MALEN RUIZ DE ELVIRA

Después de más de 40 años de viaje y casi 18 mil millones de kilómetros, la nave abandonó la burbuja protectora del Sol para ingresar a la región entre las estrellas, haciendo observaciones valiosas sobre el límite entre estos dos mundos.Foto Afp

Es el segundo aparato humano en hacerlo desde el espacio interestelar

 

Nueva York. La Administración Nacional de la Aeronáutica y del Espacio (NASA, por sus siglas en inglés) recibió el primer mensaje enviado por la sonda Voyager 2 desde el exterior del sistema solar; es el segundo aparato humano que consigue hacerlo desde el espacio interestelar, aunque con datos mucho más detallados que los de su predecesora y nave gemela, la Voyager 1. La señal tardó más de 16 horas en llegar a la Tierra.

"¡Dos señales del espacio interestelar! Un nuevo estudio revela lo que los instrumentos de la nave han hallado tras cruzar la frontera cósmica donde termina el entorno creado por nuestro Sol y comienza el vasto océano del espacio", explicó la NASA a través de su cuenta en Twitter.

Paradas en Urano y Neptuno

La frontera de la heliosfera se encuentra a unos 20 mil millones de kilómetros de la Tierra y el Voyager 2 la alcanzó más de 40 años después de su lanzamiento. La nave partió un mes antes que su gemela, pero salió de la "burbuja solar" seis años después debido a que su ruta tenía paradas en Urano y Neptuno.

"No sabíamos cómo era de grande la burbuja y evidentemente ni si la nave podría sobrevivir lo suficiente para alcanzar la frontera de la burbuja y penetrar en el espacio interestelar", señaló Ed Stone, profesor del Instituto de Tecnología de California (CalTech), quien trabaja en la misión desde antes de su lanzamiento, en 1977.

Tras salir de la heliosfera se dejan atrás las partículas cargadas procedentes del Sol para quedar en un vacío en el que sólo se nota el frío viento interestelar procedente de una supernova que explosionó hace millones de años. Antes se creía que este viento solar se disiparía gradualmente con la distancia, pero la Voyager 1 confirmó que había una frontera definida por una súbita reducción de la temperatura y un incremento de la densidad en las partículas cargadas, el plasma.

La Voyager 2 dará muchos más datos que su gemela, porque un instrumento clave diseñado para indagar las cualidades del plasma que se rompió en 1980 en la sonda pionera. Los resultados se publican en cinco artículos distintos en la revista Nature Astronomy y revelan una frontera de la heliosfera mucho más definida de lo que se pensaba.

Además, apuntan a que "la heliosfera es simétrica, al menos en los dos puntos de cruce de las sondas", según Bill Kurth, coautor de uno de los cinco artículos, lo que alimentaría la hipótesis de una forma esférica frente a los que creen que es más como la estela de un cometa. "Es como observar a un elefante con un microscopio", relató.

El plutonio que alimenta las sondas Voyager se agotará previsiblemente a mediados de la década de 2020, pero seguirán con sus trayectorias. "Las dos naves sobrevivirán a la Tierra. Están en órbita en torno a la galaxia y durarán 5 mil millones de años, o más. La probabilidad de que se estrellen contra algo es prácticamente cero", concluyó Kurth.

La evolución nos dice que es probable que seamos la única vida inteligente del universo

¿Estamos solos en el universo? La pregunta que se plantea es si la inteligencia es un resultado probable de la selección natural o un improbable golpe de suerte. Por definición, los acontecimientos probables se producen con frecuencia, mientras que los sucesos improbables tienen lugar pocas veces o una sola vez. La historia de nuestra evolución muestra que muchas adaptaciones de carácter crucial –no solo la inteligencia, sino también los animales y las células complejas, la fotosíntesis y la propia vida– fueron sucesos únicos y excepcionales y, por tanto, muy improbables. Nuestra evolución tal vez haya sido como ganar la lotería… solo que con una probabilidad mucho menor.

El universo es inmensamente grande. La Vía Láctea tiene más de 100 000 millones de estrellas, y en el universo observable, es decir, en la diminuta fracción de universo que podemos ver, hay más de un billón de galaxias. Aunque los mundos habitables son escasos, el número por sí solo —existen tantos planetas como estrellas, puede que más— invita a pensar que hay mucha vida ahí fuera. Si es así, ¿dónde se ha metido? Esta es la paradoja de Fermi. El universo es inmenso y viejo, y dispone de tiempo y espacio suficiente para que la inteligencia evolucione; sin embargo, no hay pruebas de que tal cosa ocurra.

¿Cabría pensar, sencillamente, que a lo mejor es poco probable que la inteligencia evolucione? Por desgracia, no podemos estudiar la vida extraterrestre para responder a esta pregunta. Pero sí podemos estudiar los casi 4.500 millones de años de historia que tiene la Tierra y observar cuándo se repite –o no– la propia evolución.

A veces la evolución se repite, de tal forma que pueden observarse especies diferentes que evolucionan de manera convergente hacia resultados similares. Si la propia evolución se repite con frecuencia, nuestra evolución podría ser un acontecimiento probable, incluso inevitable.

De hecho, existen ejemplos notables de convergencias evolutivas. El tilacino de Australia, también conocido como lobo marsupial o tigre de Tasmania, hoy extinguido, tenía una bolsa semejante a la de los canguros, pero, por lo demás, parecía un lobo, a pesar de que evolucionó a partir de un linaje de mamíferos diferente. También hay topos marsupiales, marsupiales hormigueros y ardillas planeadoras marsupiales. Es sorprendente comprobar cómo toda la historia evolutiva de Australia, con la diversificación que experimentaron sus mamíferos tras la extinción de los dinosaurios, es paralela a la de otros continentes.

Otros casos llamativos de convergencia son el delfín y el extinto ictiosaurio, que evolucionaron de forma similar para deslizarse por el agua, así como las aves, los murciélagos y los pterosaurios, que evolucionaron de manera convergente para volar.

También se observan convergencias en órganos independientes. Los ojos evolucionaron no solo en los vertebrados, sino también en los artrópodos, los pulpos, los gusanos y las medusas. Los vertebrados, los artrópodos, los pulpos y los gusanos, cada uno por su cuenta, desarrollaron mandíbulas. Por su parte, las patas evolucionaron de forma convergente en los artrópodos, los pulpos y cuatro tipos de peces (tetrápodos, peces sapo, rájidos, peces del fango).

Aquí está la trampa. Toda esta convergencia tuvo lugar dentro de un mismo linaje, los eumetazoos, que son animales complejos dotados de simetría, boca, tubo digestivo, músculos y un sistema nervioso. Hubo eumetazoos diferentes que desarrollaron soluciones similares a problemas similares, pero la compleja estructura corporal que lo hizo posible es única. Los animales complejos evolucionaron una sola vez en la historia de la vida, lo que da a entender que son improbables.

Sorprende constatar que muchos acontecimientos fundamentales de la historia de nuestra evolución son únicos y, seguramente, improbables. Uno es el esqueleto óseo de los vertebrados, que permitió que los animales grandes se desplazaran hacia la tierra. Las complejas células eucariotas de las que están compuestos todos los animales y plantas, y que contienen núcleos y mitocondrias, evolucionaron una sola vez. El sexo evolucionó una única vez. La fotosíntesis, que aumentaba la energía disponible para la vida y producía oxígeno, es un acontecimiento único. A este respecto, también lo es la inteligencia humana. Existen lobos y topos marsupiales, pero no hay humanos marsupiales.

Hay lugares donde la evolución se repite y otros donde no. Si solo nos fijamos en la convergencia, se crea un sesgo de confirmación. La convergencia parece ser la norma y nuestra evolución se presenta como algo probable. Sin embargo, cuando se presta atención a la no convergencia, se observa que está en todas partes, y las adaptaciones decisivas y complejas parecen ser las que menos se repiten, por lo que adquieren carácter improbable.

Además, estos acontecimientos dependían unos de otros. Los seres humanos no pudieron evolucionar hasta que los peces desarrollaron huesos que les permitieron arrastrarse hasta la tierra. Los huesos no pudieron evolucionar hasta que aparecieron los animales complejos. Los animales complejos necesitaban células complejas, y las células complejas necesitaban oxígeno, producido por la fotosíntesis. Nada de esto sucede sin la evolución de la vida, un acontecimiento singular entre acontecimientos singulares. Todos los organismos provienen de un solo antepasado; por lo que sabemos, la vida ocurrió una sola vez.

Es curioso observar que todo este proceso requiere un tiempo sorprendentemente largo. La fotosíntesis evolucionó 1.500 millones de años después de la formación de la Tierra; las células complejas, tras 2.700 millones de años; los animales complejos, al cabo de 4.000 millones de años; y la inteligencia humana, 4.500 millones de años después de que se formara la Tierra. El hecho de que estas innovaciones sean tan útiles pero tardaran tanto en evolucionar implica que son increíblemente improbables.

Una sucesión improbable de acontecimientos

Es posible que estas innovaciones puntuales, casualidades de importancia crucial, crearan una cadena de obstáculos o filtros evolutivos. De ser así, nuestra evolución no fue como ganar la lotería; fue como ganar la lotería una vez y otra y otra y otra. En otros mundos, es posible que estas adaptaciones decisivas hubieran evolucionado demasiado tarde para que la inteligencia apareciera antes de que sus soles se convirtieran en novas, o que no hubieran evolucionado en absoluto.

Supongamos que la inteligencia depende de una cadena de siete innovaciones improbables –el origen de la vida, la fotosíntesis, las células complejas, el sexo, los animales complejos, los esqueletos y la propia inteligencia–, y que cada una tiene un 10% de posibilidades de evolucionar. Las probabilidades de que la inteligencia evolucione pasan a ser 1 entre 10 millones.

Pero las adaptaciones complejas podrían ser incluso menos probables. La fotosíntesis necesitó una serie de adaptaciones en cuanto a proteínas, pigmentos y membranas. Los animales eumetazoos requirieron de múltiples innovaciones anatómicas (nervios, músculos, boca). Por tanto, es posible que cada una de estas siete innovaciones cruciales evolucione solo el 1% de las veces. En tal caso, la inteligencia evolucionará solamente en 1 de cada 100 billones de mundos habitables. Teniendo en cuenta que los mundos habitables son escasos, podríamos ser la única vida inteligente de la galaxia, o incluso del universo observable.

Así y todo, estamos aquí, y este hecho tiene que valer para algo, ¿no? Si la evolución tiene suerte 1 de cada 100 billones de veces, ¿cuáles son las probabilidades de que nos hallemos en un planeta donde la evolución tuvo lugar? En realidad, las probabilidades de estar en ese mundo improbable son del 100%, porque no podríamos tener esta conversación en un mundo donde la fotosíntesis, las células complejas o los animales no evolucionaran. Es el principio antrópico. La historia de la Tierra tiene que haber permitido que la vida inteligente evolucionara, pues, de lo contrario, no estaríamos aquí para plantearnos estas cuestiones.

La inteligencia depende, al parecer, de una cadena de acontecimientos improbables. Pero teniendo en cuenta la enorme cantidad de planetas, e igual que un número infinito de monos que golpean un número infinito de máquinas de escribir para redactar Hamlet, está destinada a evolucionar hacia alguna parte. El resultado improbable fuimos nosotros.

por Nick Longrich

Lector de Paleontología y Biología Evolucionaria en la Universidad de Bath

Algunas de las antenas del complejo ALMA, en los Andes chilenos sobre el fondo de las Nubes de Magallanes. /ESO/C. MALIN

Primeras imágenes del complejo nacimiento de un sistema estelar binario, el más común en el Universo.

Si cada día viéramos dos soles en el cielo en vez de uno estaríamos en uno de los sistemas estelares más comunes del Universo, el de una estrella binaria. Son dos astros ligados gravitacionalmente, que ejecutan una compleja danza guiados por las leyes de la mecánica celeste. Pero cómo llega a formarse este tipo de estructura es algo que nunca se había visto en detalle y por eso las primeras imágenes que se han obtenido de dos estrellas que se están formando en su nube natal suponen una gran noticia.

En las imágenes, filamentos de polvo y gas en forma de espiral salen de un disco de material (disco de acreción) que rodea las dos jóvenes estrellas de masa similar, y que las alimenta a través de una estructura compleja y dinámica que recuerda a los pretzel. El proceso tiene dos etapas. El disco se conecta mediante estos filamentos a otros dos más pequeños que rodean las estrellas nacientes y de los cuales se alimentan. El sistema se va equilibrando de forma que al final las estrellas tienen una masa muy parecida, lo que cumple la teoría sobre la formación de sistemas binarios.

Para obtener las imágenes, un equipo internacional utilizó el observatorio ALMA, que está en Chile, para observar un grupo de jóvenes estrellas en la curiosa nebulosa oscura de la Pipa, a más de 600 años luz de la Tierra. ALMA es un conjunto de 66 radiotelescopios, situado a 5.000 metros de altura, en el que participan el Observatorio Europeo Austral (ESO),que es la gran institución astronómica europea, e instituciones de Chile, Estados Unidos y Japón.

“Vemos dos fuentes compactas, que interpretamos como discos circunestelares alrededor de las dos jóvenes estrellas”, explica Felipe Alves, del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE), que dirigió el estudio. “El tamaño de cada uno de estos discos es similar al del cinturón de asteroides en nuestro Sistema Solar y su separación es de 28 veces la distancia entre el Sol y laTierra”. El disco que rodea las dos protoestrellas tiene una masa total de unas 80 veces la de Júpiter.

“Hemos conseguido por fin observar la compleja estructura de estrellas binarias jóvenes, con los filamentos de alimentación que conectan el disco principal con sus discos”, afirma por su parte Paola Caselli, directora del instituto y coautora del estudio, que se publica en la revista Science y que se ha representado en una animación. En el trabajo ha participado el investigador José Miguel Girart, del Instituto de Ciencias Espaciales (CSIC), quien señala que gracias a la potencia del observatorio ALMA se ha conseguido distinguir mejor el complejo sistema de las jóvenes estrellas binarias y comprender que en ese ambiente sería posible la formación de planetas rocosos como es la Tierra.

Se estima que la velocidad a la que aumenta la masa de los discos circunestelares es de solo una décima parte de la masa de Júpiter por año y esto también está de acuerdo con las predicciones teóricas. Además, el objeto menos masivo de los dos está “engordando” su disco circunestelar más rápidamente que el otro en la observación, aunque los astrónomos reconocen que hacen falta más observaciones similares para apuntalar los modelos.

En el caso de la Tierra, en el Sistema Solar solo hay una estrella y por eso nos parece normal, pero la mitad de las estrellas cercanas al Sol vienen de dos en dos. Su origen parece estar en la fragmentación del disco protoestelar debido a inestabilidades gravitatorias, bastante comunes si nos atenemos a los resultados. En este caso los raros somos nosotros.

15/10/2019 07:38 Actualizado: 15/10/2019 08:00

Premian con el Nobel de Física el aporte de tres científicos a la cosmología

El trabajo de James Peebles reveló que sólo se conoce 5 por ciento del universo // Michel Mayor y Didier Queloz descubrieron en 1995 el primer planeta fuera del sistema solar

 

El canadiense-estadunidense James Peebles y los suizos Michel Mayor y Didier Queloz ganaron este martes el Premio Nobel de Física de la Academia Sueca de Ciencias por sus trabajos en cosmología.

El premio "es mitad para el físico James Peebles por descubrimientos teóricos en cosmología" relativos a los inicios del universo y la otra mitad para el físico y astrónomo Michel Mayor y el astrónomo Didier Queloz por el descubrimiento del primer exoplaneta, anunció Göran Hansson, secretario general de la Academia Real de Ciencias de Suecia.

Los tres investigadores contribuyeron a "una nueva comprensión de la estructura y la historia del universo. Sus trabajos han cambiado para siempre nuestras concepciones", añadió la academia.

Las investigaciones de Peebles, de 84 años y titular de la cátedra Albert Einstein en Princenton, nos remontan "a la infancia del universo" mediante la observación de los primeros rayos luminosos, casi 400 mil años después del Big Bang, ocurrido hace 13 mil 800 millones de años.

"Sus trabajos revelaron un universo en el cual sólo se conoce 5 por ciento de su composición, la materia que forma las estrellas, los planetas, los árboles y nosotros. El resto, o sea 95 por ciento, está constituido de materia y energía oscuras. Es un misterio y un desafío para la física moderna", subrayó la Academia.

Pese a teoría comprobada, siguen los misterios

"Aunque la teoría esté completamente probada, hay que admitir que la materia y la energía oscuras siguen siendo misteriosas", señlaló Peebles en una entrevista poco después del anuncio del galardón.

"Podemos estar seguros de que esta teoría no es la respuesta final", afirmó.

Por su lado, Mayor, de 77 años, profesor honorario del Observatorio de la Universidad de Ginebra, y su doctorante Queloz, de 53, descubrieron en 1995 el primer planeta en órbita alrededor de otra estrella, concretamente de 51 Pegasi B, a 50 años luz de la Tierra.

"No estoy preparado para esto. Esta mañana era un profesor de Cambridge, y de repente mi vida sufrió un vuelco", declaró Queloz a periodistas en Londres, donde estaba para dictar una conferencia.

Bautizado luego como Dimidio, el primer exoplaneta –en la actualidad son más de 3 mil 500– es de un tipo llamado "Júpiter caliente": planeta de gran tamaño, como Júpiter, pero que orbita muy cerca de su estrella.

"Nadie sabía si los exoplanetas existían", recordó Mayor, según un comunicado difundido por la Universidad de Ginebra. “Los astrónomos los buscaban en vano.

“De repente, hemos enriquecido nuestro ‘zoológico’ con otros sistemas planetarios: es como la medicina cuando miramos a otros animales para comprender mejor al ser humano. Fue una revolución”, explicó François Forget, planetólogo del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) de Francia.

Ese primer exoplaneta conocido "nadie imaginó que podría albergar vida, pero fue el primero de un amplio grupo, del cual algunos están en la zona habitable alrededor de su estrella", señaló Vincent Coude du Foresto, astrónomo del Observatorio de París.

El hallazgo enriqueció el panorama y extendió la búsqueda de vida en el universo.

Antes de 1995, "se habían hallado otros exoplanetas, pero giraban alrededor de púlsares, estrellas muertas", sostuvo Du Foresto.

"Estimamos que en la galaxia hay al menos tantos planetas como estrellas, es decir, alrededor de 100 mil millones", según el astrónomo.

Dimidio es gaseoso e hirviente (alrededor de mil 200 grados Celsius). Orbita alrededor de una estrella de tipo solar.

"Era muy extraño y para nada situado donse habría esperado", recordó el suizo Queloz.

Se halla más cerca de su estrella de lo que lo está Mercurio del Sol y tarda un poco más de cuatro días en dar la vuelta.

"Hasta entonces, creíamos que para que un planeta gigante se creara, tendría que hacer frío y, por tanto, estar lejos de su estrella", explicó François Forget, planetólogo del Centro Nacional de Investigaciones Científicas de Francia.

Es difícil observar un planeta cercano a una estrella debido a su fuerte luminosidad.

Mayor desarrolló una técnica que no permite ver directamente el planeta, pero sí detectar su presencia a través de la perturbación que su gravedad inflige a la estrella.

Este instrumento ultrapreciso, llamado Elodie, detectó el planeta desde el Observatorio de Alta Provenza del CNRS. "Los datos recolectados explicaban la historia que sólo podía ser la de un planeta", señaló Queloz.

El hallazgo fue una sorpresa, porque no pensaban lograrlo tan rápido. El anuncio tuvo lugar el 6 de octubre de 1995 en Florencia.

"El hallazgo cambió la visión que teníamos de nuestro lugar en el universo", según David Clements, del Colegio Imperial de Londres. “Inauguró una nueva era para la cosmología", subrayó Stephen Toope, de la Universidad de Cambridge.

Es, por tanto, "un nuevo paso hacia el aspecto fascinante sobre la detección de pruebas de vida", según Martin Rees, de la Universidad de Cambridge.

Los investigadores recibirán el premio el 10 de diciembre, aniversario de la muerte de Alfred Nobel.

Un inusual exoplaneta gaseoso desafía la teoría sobre la formación planetaria

El descubrimiento por parte del equipo internacional liderado por científicos españoles podría arrojar luz sobre el origen y la evolución del Sistema Solar. 

El descubrimiento de un inusual planeta extrasolar (exoplaneta) gigante que orbita alrededor de una estrella enana ha desafiado el modelo actual y la teoría que explica la formación de la mayoría de los planetas. Podría arrojar luz sobre el origen y la evolución del Sistema Solar.

Un equipo internacional liderado por científicos españoles ha detectado el exoplaneta gigante gracias al instrumento "Cármenes" que opera desde el observatorio astronómico de Calar Alto (Almería), y en la investigación han sido decisivos los datos obtenidos y contrastados también por el Observatorio del Montsec (Lérida), el de Sierra Nevada (Granada) y el de El Teide (Tenerife).

El astrónomo Juan Carlos Morales, del Instituto de Ciencias del Espacio y del Instituto de Ciencias Espaciales de Catalunya, ha subrayado que conocer cómo se forman los planetas es "crucial" para explicar cómo se ha formado el Sistema Solar, cuál ha sido su evolución y qué papel juega cada planeta en ese sistema.

En declaraciones a Efe, Morales ha recordado que hasta hace 20 años "solo conocíamos los planetas del Sistema Solar" y ha precisado que descubrir y estudiar exoplanetas "nos permite desentrañar si la arquitectura de nuestro Sistema Solar es común en el Universo o no". "Yendo un paso más allá, podemos intentar descubrir si el surgimiento de la vida también es común o se tienen que dar unas condiciones muy especiales", ha observado el investigador.

La investigación, cuyos resultados publica este jueves la revista Science, ha involucrado a centros de investigación de todo el mundo, entre ellos el Instituto de Ciencias del Espacio (IEE/CSIC); el Instituto de Ciencias Espaciales de Cataluña (IEEC); el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA/CSIC); el Centro de Astrobiología (CSIC/INTA); el Observatorio de Lund (Suecia) o el Instituto Max Planck alemán.

Un gigante gaseoso

El exoplaneta detectado por los investigadores es un gigante gaseoso, pero las teorías y los modelos actuales sobre la formación planetaria no contemplaban la presencia de este tipo de planetas orbitando alrededor de estrellas pequeñas, han subrayado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas y el Centro de Astrobiología.

Los investigadores han descubierto este anómalo sistema planetario (han confirmado ya la existencia de un planeta, pero podrían ser dos) en torno a la estrella "GJ 3512", una "enana roja" situada a 30 años luz de la Tierra, que llamó la atención de los científicos por su "extraño" comportamiento y porque los datos revelaban la presencia de un "compañero" (el nuevo exoplaneta).

Los datos revelan que la estrella es unas diez veces más pequeña que el Sol y similar a otras ya conocidas que "albergan" planetas de tipo terrestre, pero ninguna de ellas cuenta con planetas gigantes gaseosos como el que acaban de descubrir los científicos.

Algunas estrellas grandes, como el propio Sol, sí tienen planetas gigantes gaseosos, y las estrellas pequeñas (como GJ 3512) suelen tener planetas pequeños como Urano o como la Tierra, ha explicado José Antonio Caballero, investigador del CAB y coautor del estudio. "El planeta gigante de esta estrella ha roto todos los esquemas existentes de formación de planetas y hay que encontrar nuevos modelos que le den una explicación", ha señalado Caballero en una nota de prensa del CAB.

El modelo de acumulación del núcleo

El modelo más aceptado sobre la formación de los planetas es el "modelo de acumulación del núcleo", que se consideraba suficiente para explicar la formación de planetas gaseosos como Júpiter o Saturno en el Sistema Solar, y otros gigantes también gaseosos descubiertos alrededor de otras estrellas, pero nunca tan pequeñas como ésta.

Esa teoría, parte de que los planetas gaseosos se forman a partir de núcleos rocosos que actúan como "semillas" y comienzan a acumular grandes cantidades de gas hasta alcanzar una masa gigante (como la de Júpiter, e incluso mayores), pero este modelo no sirve para explicar el nuevo descubrimiento. "Hemos encontrado lo contrario, un planeta muy grande alrededor de una estrella muy pequeña; esto indica que pueden haber otras vías para formar planetas y apunta que puede haber una población de planetas alrededor de estrellas que hasta ahora no se tenía clara", ha precisado a Efe Morales.

El científico ha detallado que en esta investigación sugieren que el exoplaneta se formó mediante un proceso de "inestabilidad gravitacional". Según han informado el CSIC y el CAB, el nuevo descubrimiento explicaría -a diferencia del "modelo de acumulación del núcleo" que sustentaba hasta ahora la formación de la mayoría de los planetas- que los planetas gigantes gaseosos podrían formarse también directamente a partir de la auto-acumulación de gas y polvo, sin necesidad de un núcleo sólido que actúe como "semilla" de todo el proceso.

26/09/2019 21:57 Actualizado: 26/09/2019 21:57

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