divendres, 2 de febrer de 2018

Sismes al Sol


Ens pensem que només existeixen sismes a la Terra, o sigui terratrèmols. Però estem equivocats, les estrelles també en tenen i la branca de la ciència que els estudia s'anomena Heliosismologia, car bàsicament estudia el Sol, l'única estrella al nostre abast. Potser els podríem nomenar com soltrèmols?. Però també existeixen també a les altres estrelles. Ara es coneix que totes les estrelles vibren, fins les nanes blanques. El seu estudi és l'astrosismologia.

A la Terra es produeixen per raó del xoc entre plaques tectòniques que generen ones sísmiques de vibració i permeten conèixer què passa al subsòl del planeta. En el Sol ocorre el mateix.
Els científics ja havien predit teòricament, el 1972, la generació d'ones sísmiques a l'interior del Sol a partir de les erupcions solars. El 1996 es va capturar unes imatges pel satèl·lit SOHO de la NASA, veure foto, on s'aprecien clarament la formació i propagació d'aquestes ones, tal com l'aigua a un estany. Va ser just després d'una erupció solar i la seva energia es va calcular en 500 cops superior al terratrèmol més important ocorregut mai a la Terra. Correspondria a una magnitud d'11,3.

Es va comprovar que les ones recorrien una distància de 10 diàmetres terrestres en una hora. La seva velocitat accelerava des dels 35.000 km/h inicials fins un màxim de 400.000 km/h quan desapareixia.

Amb aquesta tècnica s'ha pogut determinar millor l'estructura dinàmica de les zones radiatives i convectives del Sol. S'ha pogut saber quina és la velocitat de rotació del Sol a diverses profunditats. A la superfície gira més ràpidament que als pols i es manté igual fins a uns 2/7 parts del radi. Més a l'interior tot gira com si fos un sòlid rígid, amb la mateixa rotació a tots els punts. Per sobre d'aquest límit el moviment, i transport energètic, s'efectua per convecció. És a dir, per una combinació de diferència de densitat i gravetat.

Les mesures a la part del nucli són molt més difícils de fer i menys precises.

Aquestes ones sísmiques s'estudien tan mitjançant telescopis terrestres com per sondes espacials com la SOHO amb heliosismògrafs. Amb aquests aparells podem estudiar les freqüències de les ones que es propaguen pel seu interior i deduir les característiques físiques de l'interior solar. Aquests sons ens permeten conèixer com és el Sol, o altre estrella, per dintre. Sembla que el Sol gira interiorment quatre cops més ràpid que la seva superfície. Altres sondes que també fan aquests estudis són la MOST, la primera llançada pel Canadà el 2003. També la Corot, Wire, i Kepler.

Per poder estudiar el Sol de forma continuada, s'ha creat una xarxa nomenada Global Oscillation Network Grup (Grup de la Xarxa d'Oscil·lació Global,GONG). Formada per sis estacions d'imatges de velocitat extremadament sensibles i estables situades a la Terra per obtenir observacions, gairebé continuades, de les oscil·lacions o pulsacions del "cinc minuts" del Sol. Aquesta és la freqüència a la que el Sol «respira».


Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 218 del febrer de 2018

dilluns, 8 de gener de 2018

La Teoria del TOT

Quan els humans van començar a veure que les lleis de la naturalesa es podien descriure amb fórmules matemàtiques, a les que van anomenar lleis, van intentar cada cop anar més enllà en la formulació d'aquestes. Les primeres que podríem dir eren universal van ser les de Kepler i després Newton. Altres podrien ser, per exemple, les d'Ohm, Maxwell o Mendel.

Poc a poc es van anar descobrint interrelacions entre la matèria i es va trobar la nova força electromagnètica. La força de la gravetat ja es coneixia. Molt més endavant, cap el 1970, es van conèixer les forces relatives a les partícules que formen els àtoms, com són les forces nuclears fortes i febles, però que a nivell quotidià no les podem apreciar per no ser de llarg abast i actuar només a nivells atòmics.

Quan va aparèixer Einstein en el món de la física, a primers del segle XX, tot el coneixement fins el moment va trontollar. En part també el va ajudar Planck, creador de la teoria quàntica. Les coses ja no van ser com fins aleshores. Einstein va intentar tota la seva vida unificar la força gravitatòria amb la quàntica sense aconseguir-ho. El que volia era ajuntar en una única fórmula matemàtica les lleis que afecten la matèria macroscòpica (gravetat) amb la microscòpica (quàntica)

No va ser fins els anys 60 del segle XX en que van començar a sorgir teories que unificaven les noves forces aparegudes, ja conegudes d'uns anys abans. Així el 1969 Weinberg, Glashow i Salam van definir una teoria per ajuntar la força electromagnètica i la nuclear feble dins del model electrofeble. Posteriorment es va definir el Model Estàndard de la física de partícules que descriu les relacions entre interaccions fonamentals conegudes, tres de les quatre forces, i les partícules elementals que composen tota la matèria. És una teoria quàntica de camps desenvolupada entre 1970 i 1973 i que és consistent amb la mecànica quàntica i la relativitat especial, per tan no inclou la gravetat, la quarta força existent.


El que es busca és aquesta Teoria del Tot, en anglès se la coneix com ToE (Theory of Everything), és que permeti unificar la mecànica quàntica amb totes les altres quatre forces fonamentals, inclosa la gravetat. Ara per ara, els esforços es concentren en la Teoria de Cordes, coneguda també com Teoria M. Aquestes cordes tindrien una mida de 10-35 metres que correspon a la distància de Planck.
Segons la freqüència de vibració d'aquestes cordes s'originaria una partícula o una altra, així podríem obtenir un electró o un protó.

Però no acaben aquí els problemes, aquesta teoria necessita per poder funcionar l'existència de 10-11 dimensions, quan nosaltres nosaltres només som capaços de percebre quatre, les tres dimensionals i la del temps. Segons aquesta teoria la resta de dimensions estan plegades i no les notem. Per ara els físics i matemàtics treballen sobre el tema però encara l'han de continuar desenvolupant, fins i tot els hi falta teoria matemàtica per arribar a resoldre-la.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 217 de gener de 2018


dissabte, 2 de desembre de 2017

60 anys de l'Sputnik

El 4 d'octubre de 1957 va fer 60 anys que va començar la carrera espacial amb el llançament del satèl·lit artificial Sputnik per part de l'URSS, l'antiga Unió Soviètica. Així va començar l'exploració, i al temps, l'explotació de l'espai al voltant del nostre planeta.

Perquè aquest any?, bastant fàcil. Aquell any va ser l'Any Geofísic Internacional, promogut pel Consell Internacional d'Unions Científiques, entitat fundada el 1931 com una organització internacional no governamental abocada a la cooperació internacional per l'avanç de la ciència.
I aprofitant el fet, el president Eisenhower dels Estats Units va declarar que, al llarg de l'any, posarien un satèl·lit en òrbita.

Els russos, Koroliov, enginyer en cap de l'oficina de disseny OKB-1, i Tijonràrov, col·laborador seu, ja estaven preparant un llançament. Tenien un coet propulsor, un Semiorka modificat, capaç per pujar un satèl·lit d'1,4 tones de pes i posar-lo en òrbita. Però vista l'amenaça de que el nord-americans guanyessin la partida, van optar per reduir el pes del satèl·lit i deixar-lo en 30 kg. Així va néixer el Proteishi Sputnik, el Satèl·lit Simplificat, o PS-1.

Com podeu veure a la imatge es tracta d'una esfera metàl·lica polida de 58 cm de diàmetre i 83 kg de pes. Eren dos hemisferis fabricats en alumini de 2 mm de gruix units amb 36 cargols i una junta de goma. El seu interior estava pressuritzat amb nitrogen a 1,3 atm. No tenia cap sistema d'estabilització i al seu interior contenia un parell de transmissors i un sistema de control de temperatura i pressió molt senzill. Les seves típiques antenes feien 2,4 i 2,9 m de llargada.

Viatjava a una velocitat de 29.000 km/h i es podia veure amb dificultat, magnitud 6, des de la Terra. Cada 96,2 minuts feia una òrbita. El que sí que es veia era una etapa del coet de 27 m. visible amb magnitud 1. El van llançar des de les estepes del Kazakhstan, on encara es troba el Cosmòdrom de Baikonur.

Els científics russos van obtenir informació de la densitat de les capes altes de l'atmosfera i la propagació de les seves senyals de ràdio va ajudar a comprendre millor la ionosfera.

Els EEUU no van llançar el seu primer satèl·lit orbital fins l'1 de febrer del 1958 amb l'Explorer 1 el que va descobrir els cinturons de radiació de Van Allen. Però els russos els hi havien guanyat la partida. Segur que molts radioafeccionats del moment van seguir la seva pista capturant el seu conegut bip-bip.

Va ser l'nici de les deixalles espacials que actualment ja puja fins a 17.000 objectes residuals dels 40.000 enviats. De tots ells només un 10% estan actius.

Els senyals van continuar durant 21 dies fins que la vida de tres bateries de plata-zinc, que pesaven 51 kg, dues per als transmissors i l’altra per a la ventilació, es van esgotar el 26 d’octubre. Sputnik es va cremar en tornar a entrar a l’atmosfera de la Terra el 4 de gener de 1958 després de fer 1.440 òrbites. El camí cap a les estrelles era obert, va dir en Koroliov.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 216 del desembre de 2017

dijous, 2 de novembre de 2017

Sonda Juno a Júpiter

Aquesta sonda llançada el 5 d'agost de 2011 per la NASA va arribar a Júpiter el juliol de 2016, després de rebre una assistència gravitacional per part de la Terra, l'octubre de 2013. S'espera que estigui orbitant el planeta durant 20 mesos i acabi la seva feina el febrer de 2018, després d'haver efectuat 37 òrbites al planeta.

El principal objectiu de la sonda és entendre l'origen i evolució de Júpiter i la seva densa capa de núvols que defensen els secrets de les condicions de la formació del sistema solar. Es vol conèixer millor la composició, temperatura i patrons de moviment d'aquests núvols. Júpiter és un exemple, proper, d'un planeta gegant que ens pot ajudar a entendre la formació d'altres sistemes solars descobert prop d'altres estrelles.

Amb tota la seva instrumentació investigarà l'existència d'un nucli planetari sòlid, farà un mapa del seu intens camp magnètic, que es pensa està originat per un nucli d'hidrogen tan compactat que ha esdevingut metàl·lic i es comporta com un fluid. Mesurarà la quantitat d'aigua i amoníac a la seva atmosfera més pregona. També observarà les seves aurores.

L'actual teoria sobre la formació del sistema solar comença amb el col·lapse d'un gegantí núvol de pols i gas, la major part del qual va originar el nostre proto-sol. Com el Sol, Júpiter està format majoritàriament per hidrogen i heli, capturant les restes que el Sol va deixar. Ara, com va ocórrer no està clar. Els científics es pregunten si primer es va formar un nucli planetari que va capturar gravitacionalment el gas o si una regió, inestable dins del núvol de gas, va engegar la formació de planetes.

Júpiter, degut a la seva mida i de que, segurament, va ser el primer planeta en formar-se, va tenir una clara influència a la formació i evolució de la resta de cossos que orbiten el Sol. Tampoc es coneix quant oxigen conté ni com s'origina el seu potent camp magnètic. Tampoc es coneixen fins a on, en profunditat, arriben les seves bandes acolorides de núvols.

El planeta es troba cinc cops més lluny del Sol que la Terra i, per tant, rep 25 vegades menys de llum solar que nosaltres. Malgrat això Juno serà la primera sonda alimentada amb energia solar a pesar de la distància. Així que els seus tres panells solars s'estenen des del cos hexagonal de la sonda donat-li una envergadura de 20 metres. Mentre orbita gira dos cops per minut per a mantenir l'estabilitat i que tots els aparells tinguin l'oportunitat d'apuntar cap a Júpiter. Pren 14 dies fer una òrbita completa al planeta, el qual gira sobre sí mateix cada 8 hores.

La sonda s'aproximarà fins a una distància de 5.000 km i també intentarà evitar les zones d'intensa radiació al voltant del cinturó equatorial per protegir els seus aparells. Al cap de dos anys d'orbitar-lo, Juno haurà completat la seva missió principal i els científics decidiran el seu final.

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 215 del novembre de 2017

dilluns, 2 d’octubre de 2017

La sonda Cassini-Huyghens

Fa 20 anys, el 1997, va ser llançada aquesta sonda a l’espai amb la idea de fer un llarg viatge per visitar el planeta Saturn i fer-hi una llarga estada. Es tracta d’una sonda no tripulada projectada per la NASA, ESA i ASI (Agència Spaziale Italiana).

Va se llançada des de Canyaveral el 15 d’octubre de 1997 i va estar 7 anys viatjant per arribar a l’òrbita de Saturn l’1 de juliol de 2004. Constava de dues parts, la pròpia nau Cassini i la sonda Huyghens. El desembre del mateix any es van separar. La Huyghens va anar a estudiar Tità, el major satèl·lit de Saturn, i es va posar a la seva superfície el gener de 2005. Ha sigut la nau que ha tocat la superfície d'algun lloc més lluny de la Terra.

La Cassini va continuar orbitant Saturn per estudiar-lo en profunditat, convertint-se en la primera nau que se li posa en òrbita, encara la quarta nau que el visita. Abans l’havien visitat la Pioneer 11 i les Voyager 1 i 2.

Teòricament havia d’acabar el 2008 però, finalment s’ha allargat fins el 15 de setembre 2017, en el que la Cassini amb el combustible esgotat s’enfonsarà dins l’atmosfera gasosa del planeta autodestruint-se. Amb aquesta maniobra s’evitarà que es pugui estavellar contra Tità o Encèlad i s'evitarà qualsevol risc de possible contaminació.

El principal objectiu d’aquest projecte era l’estudiar de prop el planeta i el seu sistema d’anells i llunes. Tenint un especial interès per la seva dinàmica magnestosfera i per la superfície i atmosfera de Tità. Durant l’estudi d’Encèlad es va descobrir que enviava partícules de gel cap a l’espai, tenint aquest raig més de tres vegades el diàmetre de la pròpia lluna. A més aquestes partícules ajudaven a engreixar l’anell E de Saturn. Com que es va apropar fins a 25 km de la seva superfície va poder observar que en ella existia una mena d’oceà, susceptible de contenir vida.
Saturn eclipsant el Sol (Foto: NASA)

Un cop finalitzats els seus teòrics 4 anys d’estudi i, veient que es podien allargar, van fer les missions Equinocci i Solstici.

A finals de 2016 va començar la darrera fase que es va anomenar el Gran Final, la qual per sí mateixa podria ser considerada una tercera missió. A partir d’aquest abril de 2017 va començar tot un seguit d’agosarades òrbites, aprofitant per passar ben a prop de Tità, voltarà prop dels anells de gel, per a fer finalment una sèrie de 22 capbussades entre el planeta i els seus anells. I el 15 de setembre de 2017 es submergirà a l’atmosfera de Saturn, autodestruint-se.

Finalment haurà fet 293 òrbites a Saturn i visitat Tità en 126 ocasions. Per arribar a Saturn va ajudar-se gravitacionalment de Venus, la Terra i Júpiter. Va implicar a 33 països amb unes 5.000 persones involucrades. El cost va superar els 3.000 milions de dòlars.

Amb la sonda Cassini hem pogut veure en longituds d'ona que l'ull humà no hi pot veure i sentir el camp magnètic i les diminutes partícules de pols que cap mà humana podria detectar, segons explica la NASA. Quan hi tornarem?

Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 214 de l'octubre de 2017

divendres, 1 de setembre de 2017

Cúmuls d'estrelles

Els cúmuls globulars són un conjunt d'estrelles molt juntes entre elles comparativament amb la resta. Podríem dir que formen un paquet que es manté unit per la força de la gravetat. Es poden distingir dos grups, els globulars i els oberts. Tots dos són agrupacions d'estrelles que es van formar en el mateix moment, però que han seguit una evolució diferent.

El cúmul globular està format per centenars de milers d'estrelles velles, centenars o milers de milions d'anys que han continuat molt a prop entre sí degut a la força de la gravetat. Alguns autors proposen que són el bulb central romanent d'antigues galàxies que han perdut la seva part exterior. Els més importants són el d'Omega Centauri a l'hemisferi sud i el d'Hèrcules al nord. Dins de la Via Làctia se'n coneixen uns 150, a la galàxia d'Andròmeda uns 500 i a M87 uns 10.000. Alguns se sospita que poden contenir forats negres en el seu centre.

El cúmul obert està format per milers d'estrelles amb una edat de centenars de milions d'anys i encara es poden trobar embolcallats pel núvol de gas original. Solen ser de color blavós, degut a la joventut de les estrelles o groguencs si ja són estrelles de més edat. Si són inestables, degut a la velocitat de moviment de les estrelles, aquestes es dispersen, separant-se. Els més coneguts són les Híades, les Plèiades o el Pessebre. També destaca el cúmul doble de Perseu.

Cúmul d'Hèrcules - M13
Les Plèiades són un grup d'estels blaus prop de la constel·lació de Taure, visible a simple vista a l'hivern. També se'l coneix amb el nom de les Set germanes o de les Cabretes. En japonès reben el nom de Subaru, com la marca de cotxes (fixeu-vos en l'escut dels vehicles, són estrelles). A ull nu se'n poden veure unes set, amb prismàtics ja es poden observar entre 50 i 70. Amb telescopi ja no hi cap a dintre de l'ocular el grup sencer. Ja eren conegudes per la cultura mesopotàmica amb el nom de Mul-mul.

Les Híades també es troben a Taure, molt a prop de l'ull o l'estrella Aldebarà que no és membre del cúmul. Està format per un centenar d'estrelles, bàsicament de color blanc i groc, en forma de lletra V. És el cúmul més proper a nosaltres, només 150 anys-llum. La millor manera d'observar-lo és amb prismàtics. El nom prové del grec i significa pluja, o sigui que quan apareixen per l'horitzó, a l'octubre, vol dir que ja arriben les pluges de tardor.

El Pessebre o M44 es troba dins de la constel·lació del Cranc, visible a partir de l'hivern a ull nu està format per unes 300 estrelles a 500 a.l.

El llistat elaborat per Charles Messier conté entre els seus 110 objectes uns 70 cúmuls que haurien de ser visibles tots ells a ull nu en un cel sense contaminació lumínica, tal com ell observava el cel de París buscant cometes el 1774.


Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 213 del setembre de 2017

divendres, 4 d’agost de 2017

Les llunes de Júpiter – Ganimedes i Cal·listo

Ganimedes és el satèl·lit més gran de tot el sistema solar. Fins i tot un 8% més gran que Mercuri. És un món de roca, silicats a la capa interior, i gel, capa exterior a parts iguals. L'interior és un nucli líquid ric en ferro i la part de gel aigua salada que també podria contenir aigua en estat líquid.
També presenta dos tipus de terreny, un de més fosc amb molts cràters d'impacte, que cobreix un terç de la seva superfície, i un altre de més clar sense tants cràters i més jove que cobreix la resta.

Posseeix una tènue capa d'oxigen atmosfèric provinent de la descomposició de l'aigua gelada per efecte del raigs que li arriben. L'hidrogen es perd per falta de gravetat. També té camp magnètic tal com va descobrir la sonda Galileu. És l'únic satèl·lit que en té i el seu origen podria ser una mena d'efecte dinamo tal com li passa a la Terra, per tenir un nucli líquid.

Ganimedes
Completa una òrbita síncrona cada 7,1 dies i es troba en ressonància 1:2:4 amb Europa i Io. Això vol dir que quan Ganimedes completa una òrbita a Júpiter, Europa ha fet 2 i Io 4.

Cal·listo és el satèl·lit més exteriors dels quatre descoberts per en Galileu. És gairebé com Mercuri i presenta una superfície fosca, molt antiga i plena de craters, a diferència dels seus germans. Per contra, ni el seu color ni la seva brillantor són homogènies. Aquest fet podria ser degut a la presència de gel, brillant, o fosc si ha estat erosionat, o evaporat, i queda més roca que gel.

Cal·listo
Presenta la densitat més baixa dels quatre satèl·lits jovians. No sembla que estigui diferenciat per capes com els seus companys. El motiu podria ser que al trobar-se més lluny del seu planeta, les forces de marea són molt febles i no li aporten energia suficient com per comportar-li activitat geològica. No presenta ni volcans ni cap muntanya destacable damunt la seva superfície. Alguns científics opinen que Cal·listo és un dels cossos més avorrits del sistema solar, després d'Urà.

El seu interior té una estructura similar a la de Ganimedes però el seu nucli, barreja de roca i gel és més petit i també es sospita que té un oceà intern d'aigua líquida de 6 km i una capa gelada de prop de 200 km, segons les observacions de la sonda Galileu. Està rodejat per una atmosfera molt fina, composta per diòxid de carboni i, potser també, per oxigen molecular. Aquest satèl·lit està considerat com el més «acollidor» per a una possible base humana.

Com la resta també està capturat sincrònicament per Júpiter i sempre li mostra la mateixa cara, tal com fa la Lluna amb la Terra. L'orbita cada 16,7 dies.

La sonda Juno llançada el 2011 i que va entrar en òrbita de Júpiter l'agost de 2016 està ampliant gairebé a diari el coneixements del sistema planetari d'aquest planeta. Actualment té comptabilitzades 67 llunes.


Publicat a la revista "Els Colors del Pla de l'Estany" en el seu nº 212 de l'agost de 2017