sábado, 7 de marzo de 2009

Nemesis: una compañera silenciosamente mortal

En febrero de 1984 David Raup y J. John Sepkoski Jr.presentaron el estudio Periodicity of extinctions in the geologic past en el que sustentan que cada 26 millones de años se produce en la Tierra una extinción masiva de especies. La idea no era original, ya que otros dos investigadores, Fisher y Arthur, habían previamente sugerido algo semejante. La novedad es que ellos utilizaron una base de datos más extensa de animales marinos (vertebrados, invertebrados y protozoarios) que les permitió analizar 250 millones de años de la historia reciente.

Si esta periodicidad queda demostrada, la implicación es que dificilmente sus causas serían puramente biológicas y el ambiente debería jugar un rol preponderante. El ambiente aquí se refiere al espacio exterior: Sol, estrellas, Galáxia. Y periodicidad es sinónimo de órbita celeste. Rapidamente surgieron dos trabajos que sugerían la existencia de una estrella compañera del Sol, su binaria, Némesis, la estrella de la muerte. Para los griegos Némesis era la diosa que castigaba a los arrogantes; Aristóteles la definió en la Ética a Nicómaco como la respuesta dolorosa para quien no merece la Fortuna. Hoy en día, némesis se convirtió en un concepto ético: representa al peor enemigo de uno mismo, aquel que es nuestro opuesto y, sin embargo, también nuestro semejante, por ejemplo Darth Vader/Anakin Skywalker y Luke Skywalker de la saga de Star Wars.

Hace 25 años, dos grupos de astrónomos hicieron las primeras hipótesis sobre las características de Némesis. En el mismo ejemplar de la revista Nature, del 19 de abril de 1984, Daniel P. Whitmire y Albert A. Jackson publicaron el trabajo Are periodic mass extinctions driven by a distant solar companion? (Nature 308, 713-715, doi:10.1038/308713a0). En su modelo Némesis se encuentra a una distancia máxima del Sol de 88.000 UA = 1,4 años luz con una órbita muy excéntrica que entra en la Nube de Oort cada 20.000 años produciendo lluvias cometarias con una periodicidad de 100.000 a 1.000.000 de años. La estrella tendría una masa de entre 0,0002 a 0,07 masas solares. Por su parte Marc Davis, Piet Hut y Richard A. Muller escribieron el artículo Extinction of species by periodic comet showers (Nature 308, 715 - 717, doi:10.1038/308715a0) en el que también concluyen que una enana marrón podría estar orbitando en torno del sol, con una órbita moderadamente excéntrica, y a cada pasaje próximo de la Nube de Oort, una lluvia de mil millones de cometas podría ser producida. Sin embargo ellos notan que no hay peligro de una de estas lluvias hasta dentro de 15 millones de años.

Desde hace 25 años, distintos grupos de astrónomos buscan sin éxito encontrar a la silenciosa estrella mortal. Siempre llamó la atención de que el Sol, una estrella ordinaria, no tuviese compañera, ya que más de la mitad de las estrellas son sistemas binarios. Este hecho alentó aún más la búsqueda por Némesis. que ultimamente se hace por medio de los grandes telescopios infrarrojos y los telescopios a bordo de satélites, más adecuados para la detección de pequeñas estrellas frías. Debemos ser honestos también y comentar que no todos los biólogos aceptan la periodicidad de las extinciones masivas, lo que quita fuerza a la hipótesis. Sin embargo no encontrarla, nunca nos dejará en paz. Al final de cuentas, no tendríamos como negar su existencia. Y Némesis continuará a ser como la diosa griega que puede venir un día a castigar nuestra arrogancia.

The bottom line: En el post sobre la Nube de Oort comentamos que unas 10.000 estrellas pasaron a una distancia tal que interactuaron con la Nube desde que el Sistema Solar fue creado (infromación obtenida en el artículo de Paul Weissman en la Encyclopedy of Astronomy and Astrophysics, Nature Pub. Group). Tomando en cuenta que la edad del Sistema es de 4.500 millones de años, a cada 450.000 años debería haber ocurrido una lluvia de cometas... Lo que resta importancia a la romántica hipótesis de Némesis.

lunes, 2 de marzo de 2009

Pasaje Cercano de un Pequeño Asteroide

El asteroide 2009 DD45, recientemente descubierto, tuvo hoy, 2 de marzo a las 13:40 UT, su mayor aproximación a la Tierra, cuando se encontró a unos 72.000 km de distancia. Así lo informó el site Space Weather que además indica que el pequeño objeto mide unos 30 a 40 m de diámetro (semejante al supuesto asteroide que cayó en Tunguska. Ver nuestros posts sobre el tema.) y no ofrece riesgo alguno de colisión con la Tierra. La distancia de 72.000 km puede ser considerada bastante pequeña si se tiene en cuenta que representa el doble de la órbita geoestacionaria. De una forma un poco más dramática, contabilizando que la Tierra se desplaza a 30 km/s por el espacio, le tomaría 40 minutos para llegar hasta la órbita del asteroide, o sea, se evitó la colisión por 40 minutos de tiempo.

domingo, 1 de marzo de 2009

Los Cometas y la Nube de Oort

En un post anterior comentamos sobre el Cinturón de Kuiper, un conjunto de asteroides que se encuentran en órbita por detrás de Neptuno y cuyo miembro más conocido es Plutón. A una distancia de unas 50.000 UA o 0,79 años luz se encuentra un segundo grupo de cometas y asteroides en la llamada Nube de Oort. A diferencia del Cinturón de Asteroides entre Marte y Júpiter y del Cinturón de Kuiper, la Nube de Oort tiene una forma tridimensional, algo así como una pelota de rugby, con un semieje mayor de 100.000 UA y el otro de 80.000 UA. Esta nube contiene entre 1 billón y 10 billones de objetos formados en el interior del Sistema Solar, pero que por diversas colisiones con los planetas mayores acabaron siendo lanzados donde hoy se encuentran. No existen, sin embargo, observaciones directas de esta nube que fue sugerida por el astrónomo holandés Jan Hendrik Oort hacia 1950. La razón de la hipótesis de Oort fue la comprobación de que los cometas de largo período (más de 200 años) parecen surgir de un lugar apartado del Sol por unos 10.000 UA. Posteriores modelos teóricos de formación de sistemas planetarios dieron la razón a la hipótesis de Oort. Pero hasta ahora ni siquiera se ha observado la nube en otras estrellas.




Representación de la Nube de Oort y el Cinturón de Kuiper.


Toda vez que algún objeto masivo pasa cerca de la nube puede perturbarla haciendo que centenas de cometas "caigan" hacia el Sol y produzcan una lluvia cometaria. Ejemplos de "perturbadores" son las Nubes Moleculares Gigantes, las fuerzas tidales (de marea) de la Galaxia y otras estrellas. Desde el origen del Sistema Solar, unas 10.000 estrellas pasaron a una distancia aproximada de 100.000 UA del Sol sacudiendo la nube. La mayor parte de los cometas siguió en la dirección del movimiento de la estrella perturbadora, una proporción menor cayó en dirección al Sol, algunos fueron desvíados por los planetas mayores, muchas veces enviándolos nuevamente en dirección a la Nube.

La mayor parte de los cometas que caen en dirección al Sol tiene una órbita parabólica o elíptica, es decir, escapan de la influencia solar y nunca más vuelve. El hermoso cometa Hale-Bopp que nos deslumbró en el año 1997* y cuyo período orbital es de miles de años, probablemente se originó en la nube de Oort.




Cometa Hale-Bopp, fotografiado en abril de 1997. Foto tomada por Mkfairdpm.

Eventualmente algunos de estos cometas podrían impactar contra los planetas, tal vez contra la Tierra. Así podrían producir extinciones masivas, como aquella que acabó con los grandes saurios hace 65 millones de años. En el próximo post vamos a hablar sobre el tema.


† Recordamos que UA significa Unidad Astronómica y equivale a la distancia media de la Tierra al Sol, o sea, 149.600.000 km.

* En abril de ese año volaba yo hacia Europa cuando vi al cometa por la ventanilla del avión. Pensé en avisar a los tripulantes para que informaran a los pasajeros que podían disfrutar del espectáculo en un cielo realmente oscuro a 10.000 m de altura. Temí que una aglomeración de personas sobre el lado izquierdo del avión lo desestabilizase y por eso me callé... Hice bien?

martes, 24 de febrero de 2009

La importancia de Plutón

Plutón fue descubierto en 1930 por Clyde Thombaugh basándose en las anomalías en la órbita de Neptuno observadas por Percival Lowell, quien sugirió que serían causadas por un noveno planeta del Sistema Solar. Recordamos que 5 planetas, Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno, eran conocidos desde la remota antigüedad. Urano fue descubierto por W. Herschell en 1781, mientras que Neptuno fue observado por primera veaz en 1846 por Johann Galle, basado en predicciones de Urbain Le Verrier (al mismo tiempo John Couch Adams también predecía la existencia de Neptuno).

La posibilidad de que otros planetas formen parte del Sistema Solar siempre motivó las investigaciones de astrónomos teóricos y observacionales. El millonario Percival Lowel fundó un observatorio en Flagstaff (Arizona, EEUU) para conducir la búsqueda del llamado "Planeta X". Falleció en 1916 sin éxito (aunque parece que sin percibirlo, en algunas placas fotográficas que tomó se encuentra Plutón). En 1929 y despuésde una batalla legal por la herencia del obseravtorio, la búsqueda fue continuada por Clyde Thombaugh quien encontró un pequeño objeto orbitando en torno al Sol el 18 de febrero de 1930. El nombre de Plutón fue dado por una niña de 11 años de nombre Venetia Burney (hoy Phair), quien lo comentó con su tío, bibliotecario de Oxford, quien a su vez lo comentó con el astrónomo Herbert H. Turner, quien lo sugirió finalmente a Tombaugh. Plutón es el nombre alternativo de Hades y Efestos, Dios del Infierno, lugar sombrío y frío para los griegos. Dada la distancia de Plutón al Sol, su oscuridad lo convertiría en un buen ejemplo del Mundo donde el Dios Plutón reina.

Hoy sabemos que Tombaugh encontró a Plutón por azar, ya que las anomalías observadas por Lowell eran en realidad errores astrométricos, o sea, errores de medida. Pero Plutón se convirtió en el noveno planeta del Sistema Solar a partir del 24 de marzo de 1930. Estudios del planeta más distante, a 40 Unidades Astronómicas (1 UA = distancia Tierra - Sol) han sido muy escasos dado su pequeño tamaño y bajo albedo (porcentaje de luz reflejada). Por muchos motivos Plutón es un planeta muy extraño. Cuando se le descubrió un satélite (Carón) se pudo determinar con precisión su masa y se descubrió que no sólo es el menor planeta de todos, sino también menor que muchas lunas, entre ellas nuestro propio satélite natural. En 2005, se le descubrió dos satélites más (Nix e Hydra). Finalmente, el 24 de agosto de 2006, en una famosa Asamblea General de la Unión Astronómica Internacional en la ciudad de Praga (Rep. Checa), se propuso clasificar a Plutón como Planeta Menor, clase hoy en día rebautizada de plutoide. La decisión levantó mucha controversia, principalmente de colegas de los EEUU, quienes parecen sentirse perjudicados al perder al único planeta 100% americano. Es interesante comentar que el Cinturón de Asteroides también comenzó con una controversia semejante cuando Giuseppe Piazzi descubrió en 1801 a Ceres creyendo que se trataba de un planeta entre Marte y Júpiter.

Cual es la importancia de Plutón? Es el objeto más próximo del Cinturón de Kuiper, un grupo de objetos que se encuentra en resonancia 3:2 hasta 1:2 con Neptuno. La resonancia entre órbitas de objetos ocurre cuando los períodos orbitales se encuentran en una relación fraccionaria simple como 3:2, 1:2, etc. El significado de esta resonancia es que existe una influencia gravitacional muy intensa entre ambos, pudiendo producir incluso colisiones. (En el caso particular de Plutón, por motivos diversos, nunca ocurrirá un choque entre ambos.) EL Cinturón recibió el nombre a partir del astrónomo Gerard Kuiper quien sugirió su existencia a partir de los cometas de corto período, menor a 200 años, que deberían surgir de un lugar próximo al Sistema Solar. (Oort había sugerido que los cometas de largo período provienen de una nube a más de 10.000 UA.)

Además de Plutón existe una docena de otros objetos con un diámetro similar (~ 1000 km), en el cinturón y miles con diámetros menores, a veces también llamados Transneptunianos. Dada su remotísima posición, nunca recibieron la visita de una sonda de investigación, hasta el 14 de julio de 2015 cuando la misión de la NASA New Horizons, haga su mayor aproximación.



Distribución de asteroides en el Sistema Solar. En verde, el Cinturón de Kuiper. Figura obtenida de la Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Pluto.

El estudio del Cinturón de Kuiper es importante porque nos remite en general al origen del Sistema Solar, y porque puede darnos pistas sobre los cometas y asteroides que eventualmente cruzan nuestros cielos. Plutón no es un planeta, pero eso no le quita importancia dentro del conjunto de objetos del Sistema Solar.

jueves, 19 de febrero de 2009

Nació la Luna de una Colisión Gigante?

Existe un amplio consenso de que hace 4.567 millones de años una nube molecular interestelar colapsó comenzando la formación del Sistema Solar. Una amplia mayoría de los astrónomos también cree que la Luna se formó unas decenas de millones de años después como producto de la colisión de un asteroide con una masa de entre el 11% y el 14% de la masa de la Tierra. Esta es la teoría de la Colisión Gigante. La Tierra recién acababa de ser formada y ya había sido amenazada por una colisión con un objeto del tamaño de Marte. En aquellos años iniciales del Sistema Solar las colisiones eran bastante comunes, algo que puede ser constatado en la superficie de la Luna analizando la antigüedad de los impactos.

Uno de los motivos para aceptar la hipótesis de la Colisión Gigante es que por este medio el sistema Tierra - Luna habría adquirido una gran cantidad de momento angular: básicamente relacionado con la energía de rotación. El momento angular del sistema Tierra - Luna es mayor que el de Venus, Marte o el de la Tierra aislada. Por ejemplo: si toda la masa de la Luna estuviese dentro de la Tierra, nuestros días serían de apenas 4 horas! Si un gigantesco asteroide impactó sobre la Tierra, le transfirió su propio momento angular. Las simulaciones prevén que inicialmente se podría haber obtenido hasta un 120% del momento angular actual, que se fue perdiendo después por causa de las mareas (La fuerza de mareas produce el movimiento de material planetario, siendo las aguas de los océanos los más observados. Este material disipa energía por fricción.)

La colisión habría lanzado una cantidad inmensa de material al espacio, 50% del mismo habría sido rápidamente agregado a altísima temperatura (miles de grados) formando la Luna en pocos días. esta alta temperatura habría facilitado la formación de un mar de magma en la superficie lunar.

La hipótesis de la Colisión Gigante fue propuesta hace 30 años por Hartman y Davis. Es interesante ver que el geólogo Harrison Hagan "Jack" Schmitt, piloto del Módulo Lunar Eagle de la Misión Apollo 17 (Diciembre de 1972) y último ser humano a pisar la Luna, es hoy en día uno de sus mayores objetores. Schmitt observa que recientes descubrimientos sobre el interior lunar muestran que este se formó a una temperatura menor que los miles de grados mencionados antes. Además está comprobada la existencia de materiales volátiles en una proporción inadecuada para un origen tan caliente. Incluso las tierras raras y otros materiales refractarios se encuentran en una proporción muy alta considerando los miles de grados del origen lunar. En suma, Schmitt resalta el valor del impacto como respuesta al problema del momento angular del sistema Tierra - Luna, pero destaca los problemas geológicos derivados de esta hipótesis. Su propuesta recupera la idea original de Alfvén y Arrhenius de los años 50: la Luna fue capturada por la Tierra en su estado inicial de planetesimal.

No entramos aquí en el detalle de las condiciones necesarias para que la captura pueda existir, incluso porque el propio Schmitt reconoce que debe buscarse la solución completa, por ahora apenas esbozada. Pero él está convencido de que la Academia y la Prensa han convertido una hipótesis en una Teoría. Y como ya mencionamos antes en el caso de Tunguska, cuando todos piensan igual, nadie piensa.

Referencias
El material del presente Blog fue obtenido de Moon's Origin and Evolution, alternatives and implications, por H. Schmitt. Capítulo del libro Solar System Update, editado por Blondel y Mason y publicado por Springer.

domingo, 15 de febrero de 2009

Sunshine: el Sol que agoniza (ST)

Vamos a hablar nuevamente de cine, esta vez sobre una película que tiene como tema central al Sol. Danny Boyle puede ganar este año el oscar por Slumdog Millionaire, como pudo haberlo ganado por Trainspotting. No es a ellas que nos vamos a referir aquí. Este autor tan multifacético estrenó en 2007 un film que pasó casi desapercibido: Sunshine. En el rol protagónico está Capa: un joven físico actuado por Cillian Murphy (que también participó de Batman Begins). Sunshine es una película que mezcla el género de ciencia ficción con el suspenso, una simbiosis de 2001 Odisea Espacial con Alien. Pero más allá de esto, es un film poético, con una fotografía soberbia y un relato contado a un ritmo cadencioso que permite la reflexión.

Lo que más me impactó de Sunshine es el tema: el Sol se está apagando, como un viejo veterano pierde su fuerza interior y así su brillo disminuye. En la Tierra los inviernos son cada vez más crudos, los veranos menos calurosos, el Sol cada vez más opaco. La solución: enviar una nave cargada de explosivos y lanzarlos al Sol para que la energía liberada en las explosiones dispare un nuevo ciclo de actividad solar.

En una época en que la preocupación mayor es con el aumento de las temperaturas medias del planeta (aunque ya nos alertan de que el término correcto es Cambio Global), hablar de un enfriamiento parece una herejía. Demás está decir que la solución propuesta por D. Boyle es rídicula, no hay en este momento, ninguna forma de producir en la Tierra una energía que pueda ser comparable a la Solar. Si se piensa que una explosión (o fulguración) solar libera 100 millones de veces más energía que la que liberaría todo el arsenal nuclear terrestre actual se puede tener una idea de lo insignificante que puede resultar bombear al Sol con nuestras minúsculas formas de energía. No sólo esto, lanzar cualquier forma de energía sobre la superficie solar demoraría en torno de 1 millón de años en tener efectos sobre su núcleo interno, allí donde se produce la fusión nuclear, origen último de su fabulosa producción energética.

Pero podemos hacer una concesión al autor y director de la película, porque el resto es de gran calidad. Los detalles científicos están bien cuidados, la fotografía es de gran belleza y resalta las imágenes del Sol observado por cámaras ultravioletas (probablemente de las misiones SoHO y Trace). Las actuaciones son muy buenas y los conflictos que se desatan muy humanos, incluyendo la locura producida por la exposición a un evento de extraordinaria magnitud y simbolismo como es el rescate del Sol, fuente de nuestra vida.

Al final, me parece que la película es una excusa para discutir el rol del Astro Rey, cuya importancia ha sido casi olvidada en nuestra sociedad actual. Uno podría decir que no es el Sol el que se apaga, sino el hombre quien le da la espalda... Sunshine nos llama a recuperar nuestro fervor solar.

Polución Espacial (De vuelta a São Paulo)

Después de un corto período de vacaciones y una más larga estadía por trabajo en París, volvemos al trabajo ahora para comentar una noticia que dio vuelta al mundo esta semana. Dos satélites chocaron en el espacio. Ambos eran satélites comerciales de comunicaciones, uno americano (de la empresa Iridium Satellite LLC) el otro ruso (Cosmos 2251) fuera de servicio desde hace una década por lo menos. Hace 30 años este evento podría haber desatado, por lo menos, un episodio diplomático. Con la Guerra Fría terminada hace casi dos décadas, la atención ahora giró sobre las causas y consecuencias de la colisión.

El choque ocurrió a 790 km de altura, sobre las estepas siberianas rusas. Ambos satélites pesaban unos 700 kg, y se desplazaban a unos 8 km/s. No hay peligro para la vida en la Tierra. Los más de 600 pedazos que sobraron del choque, si entraran en la atmósfera, se calcinarían inmediatamente. El peligro está para los otros equipos en el espacio, y, por supuesto, para las tripulaciones. En este momento hay tres astronautas en la Estación Espacial Internacional a 354 km de altura. En principio y dada la diferencia de alturas no parece haber un peligro inminente, pero la NASA dice estar monitoreando la situación con atención.

Todo esto nos trae al problema de la polución espacial. No hay control de lo que es colocado en el espacio. Hace 20 años participé de un seminario en el que un consejero de la NASA mostraba el caos en que se había convertido la faja espacial que va de 100 a 200 km y proponía una legislación internacional para evitar futuros problemas en alturas mayores. No sé que es lo que se avanzó en este tema, vamos a intentar descubrirlo, pero me llama la atención que haya ocurrido un choque a 800 km. Para mí es una demostración de que el caos se corrió a alturas mayores.

El problema de la colisión no es apenas la pérdida de estos dos satélites (uno ya no funcionaba), sino que los pedacitos (debris en inglés) seguirán por siglos su órbita. Cada uno de ellos es capaz de producir serios daños a un satélite operacional. Imaginen lo que una de esas astillas podría hacer a un astronauta!

A veces nos preocupamos tanto con los peligros del más allá que nos olvidamos de hacer, literalmente, orden en casa.