Explosión Masiva en el Sol

El Sol, inmensa y rutilante esfera de fuego, nos devela día y día sus secretos. La intensa actividad de nuestra estrella deja maravillados a los científicos que la estudian; en esta nota verá por qué.

Orbitando la Tierra sin fatigarse, el observatorio solar espacial Hinode entrega datos del Sol cruciales para su entendimiento cabal. El día 13 de diciembre de 2006, el Telescopio Solar Óptico (SOT, por su sigla en inglés) del Hinode grabó el momento justo en el cual la mancha solar 930 desató una llamarada solar de clase X, una de las más poderosas. Esta grabación es una de las películas sobre llamaradas solares más detalladas que los científicos hayan obtenido alguna vez:

Este increíble detalle obtenido por el SOT se debe a las ventajas del Hinode sobre los antiguos observatorios solares. Por un lado tenemos la increíble resolución del Hinode: puede resolver distancias tan pequeñas como 0,2 segundos de arco, o 0,00006 grados; lo cual implica que puede distinguir en el Sol detalles que apenas midan 145 km (90 millas) de ancho, desde su órbita, ubicada a una distancia de 150 millones de kilómetros (93 millones de millas). Imaginen lo que podría hacer si estuviera en órbita alrededor de Venus u orbitando la Luna.

Por el otro lado está la capacidad del Hinode para "ver" con claridad el campo magnético del Sol, verdadero responsable de las llamaradas. En palabras de John Davis, científico del proyecto Hinode para la NASA, en el centro Marshall para Vuelos Espaciales: "Lo que hace único al Hinode es su exclusiva capacidad para ver el campo magnético del Sol". Esta última característica es lo que permitió al Hinode revelar detalles del magnetismo involucrado en la llamarada del 13 de diciembre.

Para entender la dinámica de las llamaradas solares hay que recurrir a una interesante analogía. Han de compararse los campos magnéticos solares con las fuerzas elásticas contenidas en una banda de goma como producto de su retorcimiento. Si el nivel de torsión en la banda elástica supera cierto valor de umbral, las fibras elásticas se romperán y la energía contenida en la goma se liberará en forma violenta. Algo muy similar ocurre en el Sol. "Las llamaradas solares son esencialmente magnéticas", explica Davis. En el remolino que se forma sobre una mancha solar, las líneas de fuerza magnética se retuercen y se estiran hasta que la tensión alcanza un punto de quiebre y entonces todo explota.

La animación de la derecha parece un violento huracán; pero en realidad es un mapa del campo magnético en la zona de la llamarada, en el flanco sur de la mancha solar 930. Las flechas rojas indican la dirección del campo magnético de la llamarada solar. Las áreas en color blanco tienen polaridad positiva (N); las áreas en color negro indican polaridad negativa (S). La película comienza el 10 de diciembre, tres días antes que la llamarada, y termina el 14 de diciembre, un día después de la llamarada.

"Estos datos fueron grabados por el espectro-polarímetro del observatorio Hinode, un dispositivo que puede detectar campos magnéticos analizando la polarización de la luz que proviene de los iones de hierro en la atmósfera del Sol", explica Davis.

El huracán, dice, es de hecho un gigantesco tubo de flujo magnético que emerge por debajo de la superficie del Sol. Conforme rota, las líneas de campo magnético se retuercen y se estiran, mientras que las polaridades N y S se apilan hasta quedar muy juntas unas de las otras. "Esto provoca una acumulación de tensión y energía en el campo magnético".

Los efectos de la llamarada del 13 de diciembre fueron espectaculares e inquietantes en la Tierra. La energía liberada por la explosión solar lanzó al espacio una eyección de masa coronal, una masa de gas de mil millones de toneladas, cuya abreviatura es EMC. Esta nube de gas solar, al llegar a la Tierra, un día después, dio lugar a gigantescas auroras boreales que pudieron verse en lugares tan al sur como Arizona. Las ondas de choque de la EMC aceleraron iones pesados hasta velocidades cercanas a la de la luz, haciéndolos girar alrededor de la Tierra y la Luna por más de un día. Esto es conocido como "tormenta de radiación" y es un peligro latente para los astronautas que no se encuentren a buen resguardo cuando se produce.

Estamos en un momento excepcional para la observación y estudio de las llamaradas solares con respecto al pasado, porque desde que se descubrieron allá por el año 1859, gracias a Lord R. C. Carrington y R. Hodgson, no se podían confeccionar mapas detallados del campo magnético solar debido al efecto que la atmósfera terrestre introducía en las mediciones. Observar a través de la turbulenta atmósfera de nuestro planeta desdibuja en gran medida las flechas que indican la dirección del campo magnético. Hoy, el Hinode, gracias a su órbita alrededor de la Tierra, posee una excelente capacidad de observación y medición.

"El tipo de datos que estamos obteniendo con el Hinode es justo lo que necesitamos para entender cómo funcionan las llamaradas solares", dice Davis. "Ahora sólo precisamos más explosiones".

Para tener en cuenta: Hinode es una misión conjunta de la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA, en idioma inglés), el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, en idioma inglés), la Administración Nacional Aeronáutica y del Espacio (NASA, en idioma inglés) y el Consejo de Investigación de Astronomía y Física de Partículas (PPARC, en idioma inglés). El Centro Marshall para Vuelos Espaciales ha gestionado la integración del componente de instrumentos de la NASA para las Oficinas Centrales de dicho organismo; asimismo, se encuentra gestionando las operaciones científicas para la NASA y también respalda las operaciones científicas en Japón

Aportado por Leonardo Montero Flores
Fuente: Ciencia@NASA
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Huracanes Polvorientos

El origen de los huracanes siempre ha sido un misterio. Hoy en día numerosos científicos sobrevuelan las costas africanas y el océano Atlántico para tratar de encontrar la clave del enigma.

Los huracanes, que tanto daño producen en la costa este del continente americano, nacen en el Atlántico, muy cerca de la costa oeste de África. En ese lugar se agrupan las tormentas eléctricas y por causas que no se conocen por completo muchas veces se unifican para formar dantescas tormentas que girando pueden atravesar el Atlántico, hasta llegar a Estados Unidos y Centroamérica, a miles de kilómetros de distancia del lugar en el que nacieron.

El sitio preciso de nacimiento de los huracanes se halla cercano al desierto de Sahara; desde allí las furiosas tormentas de polvo vierten su contenido sobre la región del Atlántico donde se originan los monstruos giratorios. La gran pregunta de los científicos es: ¿qué efecto producen sobre el incipiente huracán las grandes cantidades de polvo y aire seco que llegan desde el desierto?

Arriba: El viento dispersa el polvo del desierto desde la costa oeste de África y sobre las Islas Canarias, en noviembre de 2006. Crédito: Instrumento MODIS, en el satélite Terra de la NASA

"Existen al menos dos posibilidades", señala Bill Lapenta, un investigador en ciencias atmosféricas del Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA. Por un lado, el polvo podría fortalecer un huracán. Las partículas de polvo sirven como centros de nucleación para la formación de nubes y gotas de lluvia. Esto podría intensificar una tormenta joven porque la lluvia es una parte esencial de la "máquina térmica" interna de un huracán. Por otro lado, el aire seco y polvoriento podría tener el efecto contrario: frenar el desarrollo de una tormenta, si altera los patrones de circulación atmosférica que son normales para una tormenta en crecimiento.

En busca de la teoría correcta un grupo de intrépidos científicos, entre los que se halla Lapenta, ha emprendido una misión arriesgada y radical: volar directamente sobre los huracanes recién nacidos para determinar qué efecto conlleva para ellos el polvo y el aire seco del desierto.

Para esto, un grupo multidisciplinario de científicos conformaron una expedición denominada: Análisis Multidisciplinario de los Monzones Africanos, de NASA (NAMMA, según su sigla en inglés). El grupo de científicos se instaló en las islas de Cabo Verde, en las afueras de la costa oeste de África. Desde ahí partió en el otoño (boreal) pasado a bordo de un avión DC-8 equipado como laboratorio aéreo para realizar mediciones sobre una conglomeración de tormentas que eran candidatas a formar un huracán. El laboratorio aéreo está equipado con instrumentos para medir la intensidad de los vientos, la humedad, la presión atmosférica y otras magnitudes relacionadas con el estudio de los huracanes. El avión voló en derredor y hacia el interior del sistema de tormentas. El laboratorio aéreo se vio ayudado en su tarea por satélites de la NASA y del NOAA, globos sonda y numerosos radares en Tierra, que posibilitaron una mayor recolección de datos.

"Tomamos muestras de un tormenta durante dos días", recuerda Lapenta. "El primer día, nuestros instrumentos detectaron muy poco polvo en el sistema de la tormenta. El aire estaba claro e inmaculado. Pero al día siguiente, todavía utilizando el mismo avión y los mismos instrumentos, detectamos grandes cantidades de polvo". De un día para el otro, el sistema de tormenta hizo las veces de trapeador y recolectó las pequeñas partículas de la atmósfera.

Izquierda: A bordo del avión DC-8 de la NASA, destinado a efectuar investigaciones, Philip Parker, un investigador del NSSTC (National Space Science and Technology Center - Centro Nacional de Ciencias Espaciales y Tecnología), de la Universidad de Alabama, en Huntsville, monitorea un huracán.

Luego, el sistema de tormentas se convirtió en Helena, un huracán de categoría tres, uno de los más vigorosos en la temporada de huracanes del año 2006.

La conclusión natural sería que el polvo del desierto alimenta a los pequeños huracanes para que se transformen en colosales bestias destructivas. Pero Lapenta no está preparado aún para llegar a esta conclusión:"Es un problema muy complicado", explica. "El polvo es uno de los factores importantes para la formación de huracanes, pero también hay muchos otros". Tanto los vientos atmosféricos como la humedad y la temperatura de la superficie del mar desempeñan una función. El efecto del polvo puede "depender de la situación", es decir, que depende de lo que esté sucediendo en el resto de la atmósfera en el momento en el cual el polvo entra en acción. "Todavía estamos analizando nuestros datos para poder obtener un panorama completo", dice.

Por suerte, el estudio del NAMMA continuará brindando importantes datos. La misión tiene una duración de tres años; en donde el primer año se dedicará a la investigación de campo, y los dos años posteriores serán destinados al análisis de los cuantiosos datos con que se contará.

Aportado por Leonardo Montero Flores
Fuente: Ciencia@NASA
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Eclipse de un Agujero Negro

Los agujeros negros han ocupado un lugar de privilegio en la literatura de ciencia ficción desde que se impusieron en la comunidad científica durante las últimas décadas del siglo pasado. Pero ahora, un nuevo acontecimiento dará material para muchas historias: ¡Un agujero negro eclipsado por una nube de gas!

El Observatorio de Rayos X Chandra, de la NASA, ha podido observar el eclipse de un agujero negro súper masivo, cuando éste fue "oscurecido" por una nube de gas que cruzó el camino que los rayos X atraviesan para llegar a nosotros desde el lejano agujero negro. Esto ha permitido medir por primera vez el diámetro de un disco de materia caliente que describe remolinos alrededor del agujero.

Arriba: El eclipse del agujero negro se produjo en el centro de esta galaxia espiral barrada, NGC 1365

El agujero negro súper masivo se localiza en NGC 1365, una galaxia espiral ubicada a 60 millones de años luz de la Tierra. Esta galaxia contiene lo que se denomina un núcleo activo galáctico o NAG (Active Galactic Nucleus o AGN, en idioma inglés). Los científicos consideran que un agujero negro en el centro de un NAG es alimentado por un flujo constante de materia, proveniente de un disco que lo rodea. La materia pronta a caer en un agujero negro se calentaría millones de grados antes de pasar sobre el horizonte de eventos, o punto sin retorno. La materia del disco súper calentado produce un brillo intenso en la región de rayos X del espectro electromagnético y es por ello que el telescopio Chandra puede observarlo.

La importancia del eclipse del agujero reside en que el disco que rodea al agujero negro es tan pequeño que no puede observarse directamente con un telescopio, ya que excede el poder de resolución de nuestros telescopios. Pero gracias al eclipse, los científicos pudieron calcular el diámetro del disco cronometrando el paso del disco a través del eclipse.

"Durante años hemos trabajado arduamente para confirmar el tamaño de esta estructura de rayos X", dijo Guido Risaliti, quien pertenece al Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian (cuya sigla en idioma inglés es: CfA), en Cambridge, Massachusetts, y al Instituto Italiano de Astronomía (INAF, en idioma italiano). "Un eclipse fortuito nos permitió llevar a cabo este gran avance".

El equipo del Chandra pudo medir el diámetro de la fuente de rayos X: en forma aproximada sería de siete veces la distancia entre el Sol y la Tierra, o 7 UA (unidades astronómicas). Resulta asombroso pensar que si ese disco estuviera dentro de nuestro sistema solar devoraría todos los planetas ubicados entre el Sol y Marte, junto con gran parte del cinturón de asteroides.

"Gracias a este eclipse, pudimos efectuar mediciones mucho más cerca del borde de este agujero negro que lo que nadie ha podido hacerlo con anterioridad", expresó el coautor Martin Elvis, del CfA. "Esta materia tan cercana al agujero probablemente atravesará el horizonte de eventos y desaparecerá del universo en aproximadamente cien años, lo que en términos cósmicos representa un abrir y cerrar de ojos".

Risaliti y otros científicos también pudieron determinar la localización de la nube de gas que provocó el eclipse y el centro del agujero negro. La nube está ubicada a un centésimo de año luz desde el horizonte de eventos del agujero negro; lo que resulta en otro enigma, ya que se encuentra a una distancia mucho menor que la que se esperaba.

Arriba: Concepto artístico del Observatorio Chandra (sin escala) en el momento en el cual observa el eclipse del agujero negro

"Los NAG se encuentran entre los objetos más brillantes del cosmos y constituyen una poderosa evidencia de la historia del inicio del universo. Es esencial que entendamos su estructura básica", expresó Risaliti. "Pero todavía tenemos trabajo por hacer para entender a estos monstruos".

Para tener en cuenta: El Centro Marshall para Vuelos Espaciales, de la NASA, ubicado en Hunstville, Alabama, dirige el programa Chandra para el Directorio de Ciencias de esta agencia. El Laboratorio Smithoniano de Astrofísica controla las operaciones científicas y las operaciones de vuelos desde el Observatorio de Rayos X Chandra, que se encuentra en Cambridge, Massachusetts.

Aportado por Leonardo Montero Flores
Fuente: Ciencia@NASA
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Los Primeros Pasos Hacia Marte

Una misión tripulada a Marte encierra posibilidades y peligros. Los humanos que viajen al planeta rojo han de enfrentarse en muchos casos a condiciones extremas. Ciertos experimentos realizados en la Estación Espacial Internacional permiten entender y evitar las posibles dificultades de un viaje a Marte.

Hoy, el viaje de la NASA hacia Marte ya ha comenzado; los primeros pasos hacia el lejano destino se dan a bordo de la Estación Espacial Internacional, un excelente ámbito en donde se pueden experimentar los efectos de la ingravidez prolongada y la radiación cósmica.

"Los astronautas permanecen en la estación por intervalos de seis meses", dice el doctor Clarence Sams, el científico que dirige el Proyecto Médico a bordo de la EEI, en el Centro Espacial Johnson (JSC, en idioma inglés), de la NASA. "Ese período coincide aproximadamente con el tiempo que toma llegar a Marte. No podemos simular todos los aspectos de un viaje de 50 millones de millas hasta Marte", agrega Sams, "pero existen muchas preguntas que podemos responder si hacemos estudios desde la órbita baja en la que se encuentra la EEI alrededor de la Tierra".

Una pregunta interesante es la siguiente: ¿qué ocurre con alimentos y medicamentos expuestos a más de seis meses de viaje espacial?

Arriba izquierda: Concepto artístico de los seres humanos en Marte. Crédito: Pat Rawlings/SAIC y NASA.

En forma enigmática, los alimentos en órbita presentan cierta pérdida de su valor nutritivo. Esto se ha determinado mediante pruebas de laboratorio realizadas a los astronautas después de largas estadías en el espacio. "Los marcadores del estado nutricional, en sangre y orina, no alcanzaron los niveles esperados de nutrientes en los alimentos espaciales", informa el doctor Scott Smith, jefe del Laboratorio de Bioquímica Nutricional del JSC. Además, los investigadores del Laboratorio Farmacoterapéutico del JSC observaron que ciertos medicamentos que habían estado en órbita habían perdido su potencia.

Una posible respuesta al enigma provendría de la actividad realizada por la radiación. Ciertas veces, partículas de radiación de alta velocidad impactan contra las moléculas de los alimentos o de los fármacos; ocasionando, probablemente, su daño o degradación. Este daño evitaría que entreguen su máxima capacidad, tanto nutritiva como medicamentosa.

Pero esto es sólo una especulación, aún los científicos no cuentan con las herramientas analíticas que les permitirán determinar la exacta causa de la descomposición molecular.

"Podría suceder que tengamos que idear un plan para proteger nuestras provisiones", continúa Sams. "¿Con qué velocidad se degradan los alimentos y los medicamentos? ¿Tendremos que colocar las provisiones en un área protegida contra la radiación durante todo el viaje?"

Con el propósito de ayudar a responder estas preguntas, a bordo de la EEI se está llevando a cabo un experimento denominado Estabilidad de los Compuestos Farmacoterapéuticos y Nutricionales, en el cual se colocan en la estación espacial tres grupos idénticos de alimentos y medicamentos. Uno de estos grupos será traído nuevamente a la Tierra después de 6 meses de permanecer en el espacio; el segundo, luego de 12 meses y el tercero, después de 18 meses. De ese modo, los principales investigadores del proyecto en el JSC, Scott M. Smith y Lakshmi Putcha, pueden calcular la velocidad con que los alimentos y las medicinas pierden potencia. Esta información es importante porque dichos elementos deben sobrevivir no solamente al viaje de seis meses hacia Marte sino también a los 3 años que dura una misión a este planeta. Los tiempos de exposición podrían ser incluso más prolongados si quienes planifican la misión deciden enviar a Marte cápsulas rellenas de alimentos y de medicamentos antes de que la tripulación abandone la Tierra.

Además, otros importantes experimentos se realizan en la EEI; analizando muestras de saliva, orina y también ecografías de miembros de la tripulación. "Ya existe una gran cantidad de datos obtenidos de los vuelos espaciales y de estudios similares pero es necesario remarcar que muchas mediciones efectuadas en el pasado fueron realizadas antes y después de los vuelos. Nosotros necesitamos saber qué sucede en el medio, durante la misión", explica Sams.

Arriba: La Estación Espacial Internacional

Por ejemplo, bien se sabe que las personas pierden masa ósea y muscular en condiciones de ingravidez. Pero los científicos aún desconocen cómo progresa esa pérdida mientras un astronauta se encuentra en el espacio. ¿Existe una pérdida inicial, rápida, a medida que el cuerpo se adapta para vivir en el espacio, a la cual le sigue un período de estancamiento? ¿O se trata de un deterioro regular, incesante? Cuando se planifica estar fuera de la gravedad de la Tierra durante 3 años o más, estas preguntas se tornan importantes.

Otros interrogantes (tales como: de qué manera reacciona el cuerpo a la gravedad parcial de la Luna o de Marte) tendrán que esperar hasta que la NASA envíe astronautas nuevamente a la Luna, en la próxima década. Mientras tanto, afirma Sams, la EEI es un excelente lugar para dar los primeros pasos.

Aportado por Leonardo Montero Flores
Fuente: Ciencia@NASA
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