Se ovserva Dióxido de Carbono en un planeta lejano

La firma gaseosa de habitabilidad detectada en la atmósfera de un ‘Júpiter caliente’.

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Esta noticia fue publicada hace cosa de un mes por Nature, pero hasta ahora se le da difusión en los medios electrónicos, como el NY Times y El País. La diferencia, desde mi punto de vista, reside en que el artículo de Nature se basa principalmente en una entrevista con GiovannaTinetti, investigadora de la University College London en el Reino Unido, mientras que las notas periodísticas mencionan a Mark R. Swain, del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA. ¿Acaso diferencias nacionalistas hicieron que la noticia se retrasase a propósito?

De cualquier forma aquí presento a los amables lectores una recopilación y traducción de los artículos y notas mencionados.

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Los astrónomos, aplicando técnicas para la búsqueda de vida extraterrestre, han detectado emisiones de dióxido de carbono en la atmósfera de un planeta a 63 años luz de distancia.

El dióxido de carbono, un signo indicador de de que un planeta puede ser capaz de sustentar la vida, ha sido detectado en la atmósfera de un gigante gaseoso en órbita cercana alrededor de una estrella.

Aunque no hay forma de que este planeta pudiese sustentar la vida, la capacidad para detectar emisiones de dióxido de carbono en la atmósfera ofrece esperanza para detectar ambientes atmosféricos de planetas como la Tierra, y así reforzar la búsqueda de vida fuera del Sistema Solar.

El planeta al que los astrónomos denominan HD 189733b es del tipo Júpiter caliente – un planeta de masa similar a Júpiter en nuestro Sistema Solar, pero que orbita mucho más cerca de su estrella, y así es mucho más caliente. Giovanna Tinetti del University College London, Reino Unido y sus colegas han podido medir el espectro de la luz procedente de lado el día del planeta utilizando una técnica llamada “tránsito secundario”.

El método inicia con el registro del espectro de luz del planeta y su estrella, y luego se mide el espectro de la estrella sola mientras el planeta se oculta detrás de ella. La diferencia de los dos espectros es el espectro de la luz que provenga directamente del planeta. Tinetti utilizó la cámara de infrarrojo cercano y el Espectrómetro Multi-Objeto (NICMOS) a bordo del Telescopio Espacial Hubble.

La diferencia entre los dos espectros reveló la luz emitida desde el planeta, y la combinación de colores en la luz del planeta contiene el indicador signos de dióxido de carbono, en concentraciones de entre una parte por millón y una parte por 10 millones, en comparación con la Tierra en alrededor de 385 partes por millón.

Incluso esta cantidad de dióxido de carbono es un poco sorpresiva, porque la simple ecuación química de carbono predijo que ería más probable la formación de monóxido de carbono o moléculas de metano. Una posibilidad es que la intensa radiación ultravioleta de la estrella, a sólo tres millones de kilómetros de distancia, está provocando reacciones químicas para producir el dióxido de carbono observado.

“Los teóricos no tendrá ningún problema de explicar las cosas”, dijo L. Drake Deming, un científico planetario de la NASA Goddard Space Flight Center en Greenbelt, Maryland, y miembro del equipo del doctor Swain.

“Este es un resultado emocionante”, afirma Tinetti. “Esta es la primera imagen de infrarrojo cercano del espectro de un planeta. Incluso desde un punto de vista técnico es un buen resultado”.

Espectacular hallazgo

Este año, los astrónomos del grupo del doctor Mark R. Swain informaron del descubrimiento de vapor de agua y metano alrededor del planeta HD 189733b. Y un grupo distinto de astrónomos, dirigido por Carl J. Grillmair del Instituto de Tecnología de California, ahora informa que también han detectado agua en todo el planeta, utilizando una técnica más precisa que la utilizada en investigaciones anteriores.

“El dióxido de carbono es uno de los cuatro grandes biomarcadores para un planeta habitable, si no es inhabitable”, dice Alan Boss del Departamento de Magnetismo Terrestre de la Institución Carnegie de Washington, que no estaba involucrado con el trabajo. Los otros tres son el agua, el metano y el oxígeno – y ahora sólo falta observar el oxígeno en la atmósfera de un planeta fuera del Sistema Solar. “Ellos realmente lo han identificado”, dice Boss del resultado.

El instrumento NICMOS observa la parte de infrarrojo cercano del espectro mientras que los estudios anteriores de este planeta usando el Telescopio Espacial Spitzer han estado buscando en diferentes zonas del espectro donde no se encontraría una firma de dióxido de carbono, como sería en la zona media de los infrarrojos. Estos diferentes instrumentos también observan diferentes capas de la atmósfera a fin de que en última instancia, pueda deducirse una imagen de la química que se encuentra entre ellas.

“Es un espectacular conjunto de datos”, dice Sara Seager del Instituto de Tecnología de Massachusetts, Cambridge. “Es sorprendente que podamos detectar moléculas en las atmósferas de exoplanetas”. La detección de dióxido de carbono es especialmente sorprendente, dice Seager.

Boss está impresionado de que incluso con la baja resolución de este espectro, la señal de dióxido de carbono sea tan clara. “Es increíble lo que puedes hacer con un telescopio como el Hubble que nunca fue diseñado para hacer observaciones planetarias como ésta”, dice.

Suavemente suavemente

Tinetti y su equipo están siendo prudentes a la hora de deducir mucho de sus resultados, pero esperan que con más observaciones serán capaces de trabajar en el origen de este dióxido de carbono, y si se trata de una reacción foto o termoquímica. Los resultados fueron presentados en una reunión sobre moléculas en las atmósferas planetarias extrasolares celebrada en París, del 19 al 21 de noviembre, y será publicada en el Diario Astrofísico.

“Este planeta que hemos mantenido observación no es en absoluto habitable”, afirma Tinetti, “pero todas estas mediciones nos dan una oportunidad para entrenarnos en esta búsqueda”. Y con ese entrenamiento, los astrónomos serán capaces de observar, encontrar y caracterizar planetas como los nuestros. “Estamos muy cerca del momento en que nos encontramos con un planeta con masa equiparable a la Tierra”, afirma Tinetti.

Mientras tanto, la detección de agua por el equipo del doctor Grillmair, utilizando una técnica similar pero con emisiones infrarrojas de longitudes de onda mayores, detectadas por el telescopio espacial Spitzer, confirma lo que se esperaba: el hidrógeno y el oxígeno son dos de los elementos más comunes en el universo, y combinar fácilmente en el agua.

“Este resultado confirma básicamente lo que los teóricos han estado diciendo durante varios años,” dijo Dr Grillmair. “Debe haber una enorme cantidad de agua en estos ambientes, y parece que hay”.

Imagen: Concepción artística de la vista de un “Júpiter caliente” con dióxido de carbono. Crédito: Prisacom S.A. – Ribera del Sena, S/N – Edificio APOT – Madrid [España]

Primero fueron estrellas en bruto, pero murieron jóvenes, dicen los astrónomos

Desde el NY Times

Por DENNIS OVERBYE
Traducción: KC

Las primeras estrellas en el universo fueron monstruos brutales de corta duración, y cambiaron la naturaleza del cosmos para siempre, lanzando una oscura niebla que asfixiió el espacio durante 300 millones de años, para empezar a enriquecer el cosmos con los bloques de la vida.

Esa es la noticia de una nueva simulación por ordenador de los primeros años del universo, realizada por un grupo de astrónomos dirigido por Naoki Yoshida de la Universidad de Nagoya en Japón.

Los cálculos muestran cómo los pequeños grumos en la distribución de materia y energía, podrían atraer más materia por efecto de la gravedad, calentarse, contraerse y convertirse en los primeros “objetos cósmicos” – diminutas semillas o proto-estrellas de un centésimo de la masa del Sol. En unos 10,000 años, más o menos, por la succión en los alrededores de las nubes de gas, probablemente se convertían en estrellas gigantes, por lo menos 100 veces más masivas que el Sol.

Poéticamente, esas primeras estrellas se quemarían en intenso brillo y morirían jóvenes, quemándose en el término de sólo un millón de años, lo que significa que estas simulaciones por ordenador son los únicos telescopios a través del cual estas estrellas originales se pueden observar.

“Las simulaciones ofrecen un panorama muy claro de cómo las primeras estrellas se formaron”, dijo el Dr Yoshida, en una conferencia de prensa telefónica el 30 de julio. Él y sus colegas informaron de sus hallazgos en un artículo publicado en Science el 25 de julio.

Volker Bromm, un astrónomo en la Universidad de Texas, en Austin, que no formaba parte del equipo, dice que el trabajo del Dr Yoshida ha llevado las simulaciones de las primeros etapas del universo a un nuevo nivel, aunque todavía queda mucho por hacer. “El objetivo final de la predicción de la masa y de las propiedades de las primeras estrellas está ahora al alcance de la mano”, escribió en un comentario que acompaña al artículo en Science.

Lars Hernquist del Centro Harvard-Smithsonian for Astrophysics, un miembro del equipo del Dr Yoshida, describió los cálculos como un intento para llenar un vacío en los conocimientos cosmológicos.

Los astrónomos tienen una buena idea de lo que el universo era a una edad de 400,000 años, a partir del estudio de un reducto de neblina de microondas que dejó el Big Bang, y saben lo que es hoy. “Este estudio está diseñado para comprender cómo los objetos entraron en el universo”, dijo, “y la forma en que afectan a lo que vino después.”

La aparición de las primeras estrellas, unos 300 millones de años después del Big Bang, fue un acontecimiento histórico por dos razones. En primer lugar, se encendió un universo que había estado oscuro desde poco después de que los fuegos del Big Bang se habían enfriado. A través de la fusión termonuclear, recibieron también el una adición por la transformación alquímica del cosmos, desde estar compuesto esencialmente de hidrógeno y helio puros hasta estar hoy plagado con elementos más pesados como el carbono, oxígeno, nitrógeno y hierro.

Las estrellas más masivas se queman más rápido y más calientes, y producen copiosamente elementos más pesados que las menos masivas. Por lo tanto, el resultado del Dr Yoshida significaría que este proceso de enriquecimiento inició con un comienzo rápido, que los astrónomos pueden probar mirando en las abundancias de estos elementos en las estrellas con menor masa y, por tanto, alrededor de estrellas más antiguas.

Estas estrellas masivas también han sido prodigiosas productoras de radiación ultravioleta necesaria para ionizar el hidrógeno, que llenó el universo con una opaca niebla después del enfriamiento del Big Bang, y hacerlo transparente para la luz visible, por lo tanto, poniendo fin a lo que los cosmólogos llaman la “edad oscura”.

Los astrónomos han razonado mucho que las primeras estrellas pudieron haber sido masivas, ya que sin los elementos pesados, que los astrónomos llaman metales, las nubes de hidrógeno y helio, los gases primordiales, no son fáciles de enfriar. Así que mientras esos primeros bultos se comprimían bajo la presión de la entrada de material, también se calentaban y la hacían retroceder. Sólo en caso de grandes cantidades de gas, la gravedad podía superar la presión para que la estrella comenzara a formarse.

Los astrónomos han estado utilizando durante décadas las computadoras para simular el movimiento de partículas cósmicas juntándose por efecto de la gravedad, pero por lo general, han tenido que parar cuando las aglomeraciones se volvieron suficientemente densas y calientes para otras fuerzas – radiaciones, calor y dinámica de gases – para complicar las cosas. El Dr Yohsida dice que su simulaciones fueron los primeros intentos en ser capaces de seguir las complejas interacciones entre el gas y la radiación que dominó la evolución de la protoestrella.

El Dr Yoshida dijo que su programa de ordenador, “como una obra de arte”, ha estado en desarrollo durante siete u ocho años. Las simulaciones, realizadas en una red de 70 ordenadores, comenzará con el universo como una mezcla casi estable de hidrógeno, helio y la misteriosa materia oscura – tal vez nubes de partículas elementales aún sin identificar – cuya gravedad conformó la distribución de materia en el universo.

Con el paso del tiempo, las pequeñas ondulaciones en la materia oscura causaron que la materia ordinaria se convirtiese en una especie de pantano, se calentase, perdiese energía por radiación y, a continuación, encogerse, eventualmente formando semillas estables de alrededor de un centésimo de la densidad del agua y alrededor de un centésimo de la masa el Sol. Por ahora eso es en lo que van los rigurosos cálculos.

Las semillas, sin embargo, están rodeadas de enormes cantidades de gas, a partir de las cuales es probable que crezcan. Pero ¿en qué medida? Esto depende de otros cálculos.

Significativamente, los cálculos no mostraron el gas fragmentándose en pequeños bosquetes en su camino para convertirse en protoestrella. Si el material se hubiese fragmentado, el doctor Hernquist explicó, las primeras estrellas hubieran sido más cercanas al Sol en masa y en historias de vida, así como en a forma en que mueren. “Es de vital importancia decidir al final exactamente cómo estas estrellas masivas son”, dijo. Eso ayudará a los astrónomos a deducir lo que les podría haber ocurrido ¿Estuvieron dispersas por los cielos en las explosiones de supernovas o tal vez colapsaron en un agujero negro?

“No sabemos cómo murieron”, dijo el Dr Hernquist.

Las estrellas pueden no estar tan finamente sintonizadas, después de todo

Un cambio en la naturaleza de las constantes fundamentales todavía podría permitir la formación estelar.
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¿Las estrellas iluminan el cielo en otros universos? A menudo se discute que las constantes fundamentales de la física en nuestro propio Universo están exquisitamente sintonizadas para permitir la existencia de estrellas – y, por tanto, de vida. Pero Fred Adams, un astrofísico de la Universidad de Michigan en Ann Arbor, ahora sugiere lo contrario.

En un artículo que pronto será publicado en el Diario de cosmología y astrofísica de Physics(1), Adams dice que las tres constantes físicas más importantes que determinan la formación de estrellas pueden tener valores muy diferentes, y aún así permitir la aparición de estrellas. En otras palabras, no hay nada, evidentemente, “especial” acerca de sus valores en nuestro universo en absoluto.

Que ciertamente no es la visión que prevalece (2, 3), que sostiene que un ligero ajuste al valor de la fuerza electromagnética, por ejemplo, constituiría una grave perturbación de estrellas, a tal grado que no podían crear los materiales y las condiciones necesarias para la vida.

Universos con diferentes constantes fundamentales pueden llegar a existir, de acuerdo con la más favorecida de las teorías cosmológicas actuales, llamada inflación. Así que estos universos, condenados por un pobre empate en la lotería cósmica, realmente carecen de estrellas, y, por tanto, ¿serían estériles?

Constantes cruciales

Para responder a esta pregunta, Adams observó los tres parámetros fundamentales que son las más cruciales para la formación de estrellas: la constante gravitacional G, la constante a de estructura fina, que determina la intensidad de la fuerza electromagnética, y un parámetro C que determina la tasa de reacciones nucleares responsables del proceso de fusión que hace brillar a las estrellas.

Calculó los intervalos de valores diferentes de G, C y α que apoyarían el que las estrellas se quemen durante el tiempo suficiente para dar a la vida una oportunidad de evolución en los planetas que las rodean – unos mil millones de años, más o menos a juzgar por nuestra propia experiencia.

Una forma de resolver esta cuestión es buscar la forma en que estos parámetros afectan a los mínimos y máximos posibles de las masas estelares. Si las estrellas tienen una masa demasiado baja, no pueden obtener la densidad y calor suficientes como para provocar la fusión. Si tienen demasiado elevada su masa, la “presión de la radiación” creada por la emisión de luz no será lo suficientemente grande como para evitar que la estrella se colapse bajo su propia gravedad en un cuerpo oscuro super denso como un agujero negro.

Adams estima que todas las constantes G, α y C podrían tener valores distintos de los medidos en nuestro universo por un factor de un centenar de veces mayor o menor, y aún permitir la existencia de estrellas.

Vivir rápido, morir aplastados

“Este es un artículo muy interesante”, dice Mario Livio, un astrofísico de la NASA, del Telescopio Espacial del Instituto de Ciencias en Baltimore, Maryland. “Esto demuestra que ciertamente no es imposible, en principio, para otros universos desarrollar estrellas para un amplio rango de valores de las constantes de la naturaleza”.

Martin Rees, un cosmólogo de la Universidad de Cambridge, y Astrónomo Real de la Gran Bretaña, dice que no debemos estar demasiado sorprendidos por el resultado, pues otros astrónomos han demostrado que los universos en los que la gravedad es más fuerte podrían soportar a las estrellas – a pesar de que habría mucho vida más corta. “Estos no serían universos propicios porque no habría tiempo suficiente para la evolución compleja”, añade, “y objetos tan grandes como nosotros serían aplastados por la gravedad.”

Pero las estrellas no son la única forma de poder la vida. Por ejemplo, se piensa que los agujeros negros irradian energía llamada radiación de Hawking, en una especie de proceso de evaporación que finalmente consume el agujero en sí. Adams muestra que hay una amplia gama de valores de α y G que permite la formación de un agujero negro que irradie lo suficiente, y durante el tiempo suficiente, para potenciar un planeta por varios miles de millones de años.

Adams insiste en que su estudio es sólo el comienzo de un entendimiento más profundo de cómo está finamente sintonizado nuestro Universo. Incluso si las leyes de la física permiten la existencia de estrellas que se queman a través de la fusión, dice, otras constantes fundamentales pueden determinar si pueden o no pueden formarse en gran número – ya no digamos si pueden o no pueden sustentar vida.

Autor: Philip Ball
Para Nature News
Traducción: KC
Foto: NASA / ESA / AURA / Caltech.
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Referencias

1. Adams, F. J. C. Cosmol. Astropart. Phys. En prensa; preliminares en http://arxiv.org/abs/0807.3697 (2008).
2. Davies, P. Goldilocks El Enigma: ¿Por qué el Universo está sintonizado para la Vida? (Penguin, 2006)
3. McMullin, E. de Fitness en el Cosmos para la Vida (eds. JD Barrow, S. Conway Morris, SJ Freeland & CL Harper, Jr (Cambridge University Press, 2008).

Las galaxias son el doble de brillantes de lo que aparentan

Desde el NY Times.
Por DENNIS OVERBYE
Traducción: KC

El universo, al parecer, ha estado operando con un variador de luminosidad.

Las galaxias son en realidad dos veces más luminosas de lo que nos parecen en el cielo, según un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de astrónomos dirigido por Simon Driver, de la Universidad de St Andrews en Escocia. El polvo, sin embargo, bloquea la mitad de la luz al salir.

Los resultados, que acaban de ser publicados en The Astrophysical Journal Letters, resuelven un viejo problema de con el presupuesto energético del cosmos.

El polvo interestelar absorbe la luz visible emitida por estrellas y luego la re-irradia como rayos infrarrojos o calor. Pero cuando los astrónomos midieron este calor resplandesciente de galaxias distantes, el polvo pareció estar aportando más energía que las estrellas.

“No se puede obtener más energía de la que se introduce en un sistema, por lo que supimos que algo estaba muy equivocado”, dijo el Dr Driver, en un comunicado de prensa emitido por el Consejo de Instalaciones y Ciencia en el Reino Unido.

Él y sus colegas se embarcaron en un programa de comparación de un modelo de polvo galáctico con las mediciones de la luz de 10,000 galaxias cercanas utilizando el telescopio Isaac Newton en las Islas Canarias y otros instrumentos. Esto les permitió calcular qué porcentaje de luz de las estrellas se escapaba de las galaxias para llegar a los telescopios: el 20 por ciento es de luz ultravioleta de longitud de onda corta, el 45 por ciento de luz verde, el 75 por ciento de la luz roja, y así sucesivamente.

El resultado final, que las estrellas en las galaxias están emitiendo en realidad el doble de energía de como se había pensado anteriormente, es todavía un shock, el doctor Driver dijo. Para el universo en su conjunto, se calcula que esta contribución asciende a 5 cuatrillones de vatios por año luz cúbico a partir de la fusión termonuclear, un buen nuevo número para los interesados sobre sus huellas de carbono cósmico.

Los resultados también indican que hay alrededor de 20 por ciento más de masa en las estrellas que se pensaba anteriormente. Sin embargo, dado que las estrellas representan tan pequeño porcentaje del universo para empezar – la materia oscura y energía oscura acumulan el 95 por ciento más o menos – es un pequeño ajuste a final de cuentas

“Básicamente el aumento de la masa estelar en el universo de cerca de 20 por ciento tiene poco impacto”, dice el Dr Driver en un mensaje de correo electrónico desde Escocia.

Los resultados tienen un impacto mayor, dijo, en las observaciones comparativas de galaxias cercanas y lejanas, donde, dijo, el polvo no ha sido tomado en cuenta.