¡Ahí Vienen los Iones!

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¡Ahí Vienen los Iones! Gracias a COSTEP, un instrumento a bordo del telescopio solar espacial SOHO, se ha logrado al fin perfeccionar un método para predecir tormentas solares.

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Mayo 25, 2007: Usando el Observatorio Solar y Heliosférico (SOHO, por su sigla en idioma inglés), un científico ha encontrado la manera de predecir tormentas de radiación solar. El nuevo método permite recibir avisos de tormenta con hasta una hora de anticipación, lo cual da tiempo a los astronautas para buscar refugio y a los controladores, en la Tierra, para preparar las defensas de sus satélites cuando una tormenta solar se aproxima. "Bien se sabe que las tormentas de radiación solar son difíciles de predecir —a menudo nos toman por sorpresa", dice el físico Arik Posner, quien desarrolló la técnica. "Pero ahora ya tenemos una manera de anticipar estos eventos". Derecha: Concepto artístico de una tormenta de radiación aproximándose a la Tierra.[ ] Posner es miembro del equipo de trabajo del Instituto de Investigaciones del Suroeste (Southwest Research Institute, en idioma inglés), en San Antonio, Texas, y también trabaja para las oficinas centrales de la NASA en Washington, DC. Su estudio, Predicción y Aviso de Radiaciones Peligrosas Provenientes de Eventos Iónicos Solares de Alta Energía, Efectuados con Hasta una Hora de Anticipación (Up to one-Hour Forecasting of Radiation Hazards from Solar Energetic Ion Events), ya se publicó en la revista científica Space Weather. Las tormentas de radiación son enjambres de electrones, protones e iones pesados acelerados a altas velocidades por explosiones que se producen en el Sol. Aquí en la Tierra estamos protegidos de estas partículas por la atmósfera y por el campo magnético de nuestro planeta. Los astronautas en órbita alrededor de la Tierra se encuentran también relativamente a salvo; el campo magnético de la Tierra se extiende lo suficiente como para protegerlos. El peligro comienza cuando los astronautas dejan este capullo protector. La Luna y Marte, por ejemplo, no tienen campos magnéticos globales y "los astronautas que se encuentren trabajando en la superficie de esos mundos podrían estar en riesgo", dice Posner.  "Un aviso realizado con una hora de anticipación reduciría la probabilidad de que un astronauta quedara atrapado en una tormenta solar fuera de un hábitat lunar, donde es más vulnerable", dice el científico Francis Cucinotta, jefe del Programa de Radiación Espacial (Space Radiation Program, en idioma inglés), de la NASA. Las naves espaciales y los satélites también se beneficiarían. Las partículas subatómicas que afectan a los procesadores de las computadoras y a otros componentes electrónicos pueden provocar que las computadoras a bordo de las naves se reactiven o envíen comandos sin sentido. Si, por ejemplo, un operador de satélite sabe cuándo se avecina una tormenta solar, puede poner a su nave en un "modo seguro" hasta que pase la tormenta. El tipo de partícula más temido por los expertos en la seguridad de los astronautas es el ión, que es un átomo que ha perdido uno o más de sus electrones y que por tanto tiene una carga eléctrica desequilibrada. "Los iones de alta energía pueden dañar tejidos y romper cadenas de ADN, provocando problemas de salud que van desde náuseas hasta cataratas e incluso cáncer", dice Cucinotta. De manera que el objetivo es predecir cuándo llegarán los iones. La clave para eso resultan ser los propios electrones. "Los electrones siempre se detectan antes que los peligrosos iones", dice Posner. Esto se ha sabido por años, pero sólo hace poco tiempo Posner pudo enfocar sus investigaciones hacia este aspecto de las tormentas solares vinculado con el hecho de que "los electrones llegan primero" para poder construir de este modo una herramienta de predicción del clima espacial. Arriba: Las predicciones de Posner para las intensas "tormentas de Halloween", en 2003. El color negro indica el flujo de iones predicho por el modelo; el color rojo indica las observaciones reales. [Más información] Todas las tormentas de radiación son una mezcla de electrones, protones e iones más pesados. Los electrones, que son más livianos y más rápidos que las otras partículas, llegan primero a la meta. Son como veloces mensajeros que proclaman ¡Ahí vienen los iones!. Cuando Posner midió "el tiempo de incremento y la intensidad de la oleada inicial de electrones", se dio cuenta de que podría saber cuántos iones les seguían y cuándo llegarían. La clave para este avance fue el instrumento COSTEP, a bordo del telescopio solar espacial SOHO. COSTEP es la abreviación de "Comprehensive Suprathermal and Energetic Particle Analyzer", en idioma inglés, o "Analizador Integral de Partículas Supratérmicas y de Alta Energía", en idioma español. Esencialmente, este dispositivo cuenta partículas que provienen del Sol y mide sus energías. Posner analizó los datos de cientos de tormentas de radiación grabadas por el instrumento COSTEP entre 1996 y 2002, y pudo construir una matriz empírica de predicción: "Si introducimos por un lado de la matriz los datos sobre los electrones, obtendremos por el otro lado la predicción sobre los iones". El siguiente paso fue probar los resultados. Posner decidió poner a prueba la matriz con datos del COSTEP obtenidos en 2003, un año que no había analizado y que no formaba parte de la matriz misma. "Aplicamos la matriz a los datos de los electrones y logramos predecir exitosamente las cuatro tormentas de iones más grandes de 2003, con avisos anticipados de entre 7 y 74 minutos". Arriba: La matriz de predicción de tormentas de iones de Posner. Haga clic aquí para ver una versión más completa de la matriz con una leyenda más extensa. Posner dice que el método aún no está perfeccionado y destaca, por ejemplo, el aviso más breve, de apenas siete minutos de anticipación, que corresponde a 2003. "Me gustaría mejorar ese tiempo", dice. "La matriz generó también tres falsas alarmas en 2003 —es decir, las alertas de tormenta fueron seguidas por tormentas muy débiles o simplemente no hubo tormenta". En esos pocos casos, los astronautas hubieran ido a sus refugios innecesariamente. Las mejoras se darán conforme Posner trabaje con bases de datos aún más extensas proporcionadas por el instrumento COSTEP. "Lanzado al espacio en 1995, abordo del SOHO, el instrumento COSTEP ha estado operando durante todo un ciclo solar, que incluye el máximo solar de 2001 —y todavía funciona muy bien", dice el profesor Bernd Heber, investigador principal del COSTEP, en la Universidad de Kiel, en Alemania. El método está siendo considerado actualmente por investigadores del Centro Espacial Johnson para sus planes y diseños de futuras misiones a la Luna. "En comparación con los métodos actuales, la técnica de Posner reduce las probabilidades de quedar expuesto a la radiación en más de un 20 por ciento, lo que permitiría a los astronautas aventurarse a explorar zonas más alejadas de sus bases", dice Cucinotta. "Estas son buenas noticias tanto para la ciencia como para la exploración". SOHO es un proyecto de cooperación internacional entre la Agencia Espacial Europea y la NASA. Para saber más sobre SOHO, visite el portal de la misión en: http://sohowww.nascom.nasa.gov/

 

La Supernova más Brillante de Todos los Tiempos

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La Supernova más Brillante de Todos los Tiempos Utilizando el telescopio Chandra, un grupo de astrónomos observó la espectacular explosión de una estrella 150 veces más grande que el Sol.

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Mayo 7, 2007: De acuerdo con las observaciones realizadas mediante el Observatorio de Rayos X Chandra, de la NASA, y telescopios ópticos en la Tierra, la explosión estelar más brillante que se haya registrado en la historia bien podría representar un nuevo, y muy buscado, tipo de supernova. Este descubrimiento sugiere que las explosiones violentas de estrellas extremadamente masivas eran relativamente comunes durante las primeras etapas de nuestro universo y que una explosión de naturaleza similar puede llegar a estar lista para estallar en nuestra propia galaxia. "Esta explosión fue verdaderamente gigantesca, con una energía cientos de veces mayor que la de una supernova típica", dijo Nathan Smith, de la Universidad de California, en Berkeley, quien dirigió un equipo de astrónomos de California y de la Universidad de Texas, en Austin. "Eso significa que la estrella que explotó podría haber tenido una masa equivalente al valor máximo que pueda alcanzar una estrella: aproximadamente 150 veces la masa del Sol. Nunca antes habíamos visto eso". Arriba: Concepto artístico de la supernova SN 2006gy. [Más información] Algunos astrónomos piensan que muchas de las primeras estrellas en el universo fueron así de masivas y que este nuevo tipo de supernova podría proporcionar, por consiguiente, un raro panorama sobre cómo desapareció esta primera generación de estrellas. Sin embargo, la posibilidad de hallar una estrella tan masiva y, además, presenciar su muerte es un hecho sin precedentes. El descubrimiento de la supernova conocida como SN 2006gy proporciona evidencia de que la muerte de estrellas tan masivas es radicalmente distinta de lo que establecen las predicciones teóricas. "De todas las explosiones de estrellas que hemos observado hasta el momento, ésta ha sido, sin duda, la reina", dijo Alex Filippenko, jefe de las observaciones en Tierra realizadas en el Observatorio Lick, en el Monte Hamilton, California, y en el Observatorio Keck, en Mauna Kea, Hawai. "Nos sorprendió lo brillante que se veía y cuánto duró". La observación realizada utilizando el Observatorio Chandra permitió al equipo de investigadores descartar la explicación más probable para esta supernova: que una estrella enana blanca, con una masa apenas mayor que la del Sol, explotó en un ambiente denso, rico en hidrógeno. En ese caso, la supernova SN 2006gy debería haber sido 1.000 veces más brillante en el rango de radiación de rayos X que lo detectado por Chandra. Arriba: Imagen óptica (izquierda) e imagen de rayos X (derecha) de la supernova SN 2006gy. La fuente de luz más tenue, en el extremo inferior izquierdo de la imagen, es el núcleo de la galaxia anfitriona. La fuente de luz más brillante, en el extremo superior derecho de la imagen, es la explosión de la estrella. [Más información] "Esto proporciona evidencia contundente de que SN 2006gy fue, de hecho, la muerte de un cuerpo estelar extremadamente masivo", dijo Dave Pooley, de la Universidad de California, en Berkeley, quien dirigió las observaciones realizadas con Chandra. Aparentemente, la estrella que dio origen a SN 2006gy liberó una gran cantidad de masa antes de la explosión. Esta enorme pérdida de masa se asemeja a la que se observó en el caso de Eta Carinae -una estrella masiva localizada en nuestra galaxia- lo cual hace sospechar que esta última podría correr la misma suerte: explotar en forma de supernova. A pesar de que SN 2006gy es, intrínsecamente, la supernova más brillante de todos los tiempos, se encuentra en la galaxia NGC 1260, ubicada a aproximadamente 240 millones de años luz de distancia. No obstante, Eta Carinae se encuentra a sólo 7.500 años luz en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. "No sabemos con seguridad si Eta Carinae explotará pronto, pero por si acaso no debemos perderla de vista", dijo Mario Livio, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (Space Telescope Science Institute, en idioma inglés), en Baltimore, que no estuvo involucrado en este estudio. "La explosión de Eta Carinae podría ser el espectáculo estelar más deslumbrante de la historia de la civilización moderna". Derecha: Eta Carinae —¿tendremos una supernova a punto de manifestarse en nuestra galaxia? En esta astro-fotografía, tomada por Brad Moore, se observa la gigantesca estrella en el sitio donde aparecen los grandes picos de difracción. [Más información] Usualmente, las supernovas se producen cuando las estrellas masivas agotan todo su abastecimiento de energía (su combustible) y colapsan como resultado de su propia gravedad. No obstante, en el caso de SN 2006gy, los astrónomos piensan que un efecto totalmente distinto puede haber provocado la explosión. Bajo ciertas condiciones, el núcleo de una estrella masiva produce tanta radiación en forma de rayos gamma que parte de la energía de esta radiación se convierte en pares partícula-antipartícula. El resultado es una disminución de la energía que causa el colapso de la estrella bajo la enorme fuerza ejercida por su propia gravedad. Luego de este violento colapso, comienzan a actuar descontroladas reacciones termonucleares y la estrella explota, esparciendo sus restos en el espacio. Los datos recolectados sobre SN 2006gy sugieren que las supernovas espectaculares provenientes de las primeras estrellas que esparcieron sus restos en el espacio -en lugar de colapsar, transformándose en un agujero negro, como habían predicho las teorías- pueden ser mucho más comunes que lo que se creía con anterioridad. "En términos del efecto que esto podría haber tenido sobre el universo durante sus etapas tempranas, hay una enorme diferencia entre estas dos posibilidades", dijo Smith. "En el primer caso, grandes cantidades de elementos recién producidos riegan la galaxia y, en el segundo, dichos elementos quedan encerrados para siempre dentro de un agujero negro".

 

Ráfaga de Metano

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Ráfaga de Metano La NASA probó recientemente una novedosa turbina para cohetes propulsada por metano, la cual podría convertirse en la tecnología clave para futuras exploraciones del sistema solar externo.

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Mayo 4, 2007: El 16 de enero de 2006, una deslumbrante llama de color azul atravesó las arenas del desierto de Mojave. En muchos aspectos, parecía una prueba habitual de una turbina para cohetes, pero en este caso fue diferente. Mientras que la mayoría de los cohetes de la NASA usan hidrógeno y oxígeno líquido, o bien compuestos químicos sólidos, como combustible, "esta vez estamos probando una turbina propulsada por metano", dice la encargada del proyecto, Terri Tramel, del Centro Marshall para Vuelos Espaciales (MSFC, por su sigla en inglés). VER VIDEO AQUI!!! Arriba: Encendido de prueba de una turbina propulsada por LOX/metano, con un empuje de 3400 kg. Crédito de la imagen: Mike Massee/XCOR Aerospace. [Comunicado de Prensa] La turbina principal, construida y probada por el equipo de contratistas de la NASA, Alliant Techsystems y XCOR Aerospace, aún se encuentra en fase de desarrollo y, por lo tanto, no está lista todavía para ser llevada al espacio. Pero si se logra demostrar que esta tecnología es viable, las turbinas como esta, propulsadas con metano, podrían finalmente ser cruciales para la exploración del espacio profundo. El metano (CH4) que es, por cierto, el principal componente del gas natural, abunda en las zonas exteriores del sistema solar. Se lo puede recolectar de Marte, de Titán, de Júpiter y de muchos otros planetas y lunas. Al tener la fuente de combustible en el punto de destino, un cohete que despegase de la Tierra no tendría que llevar tanto combustible a bordo, lo cual reduciría los costos de la misión. En cierto modo, es curioso que este gas inflamable nunca antes haya sido usado para propulsar naves espaciales. Pero ahora los científicos e ingenieros del Centro Marshall, del Centro de Investigaciones Glenn y del Centro Espacial Johnson, están creando turbinas propulsadas por LOX/metano como opción para el futuro. "Ya se están desarrollando varios proyectos, dentro de los cuales se incluye otra turbina 'rival' que utiliza LOX/metano, diseñado por KT Engineering", comenta Tramel. "Este proyecto está financiado por el Programa de la NASA para el Desarrollo de Tecnologías para Exploración (Exploration Technology Development Program) y demuestra cómo las tecnologías en desarrollo destinadas a la exploración podrían algún día ayudar en futuras misiones científicas", dice Mark D. Klem, encargado del Proyecto de Desarrollo Avanzado de Propulsión y Criogenia (Propulsion and Cryogenics Advanced Development Project), en el Centro de Investigaciones Glenn. "El metano tiene muchas ventajas", continúa Tramel. "La pregunta es, ¿por qué no habíamos hecho esto antes?" Tenga en cuenta lo siguiente: el combustible de hidrógeno líquido que utiliza el transbordador espacial debe ser almacenado a una temperatura de -252.9°C, ¡apenas 20 grados por encima del cero absoluto! El metano líquido, por otro lado, puede ser almacenado a una temperatura mucho más elevada: -161.6°C. Esto significa que los tanques de combustible de metano no necesitarían tanto aislamiento, lo que los tornaría más livianos y, en consecuencia, su lanzamiento sería más económico. Además, los tanques podrían ser más pequeños porque el metano líquido es más denso que el hidrógeno líquido, lo cual, nuevamente, se traduciría en un ahorro de dinero y de peso. El metano también obtiene buenas califaciones en relación con la seguridad de los seres humanos. Mientras que algunos combustibles para cohete son potencialmente tóxicos, "el metano es uno de los llamados propulsantes verdes", dice Tramel. "A diferencia de otros combustibles que se usan en muchos vehículos espaciales, no es necesario colocarse un traje HAZMAT para trabajar con metano". Pero el mayor atractivo de este gas es que existe o que puede ser creado u obtenido directamente de los muchos mundos que la NASA podría visitar algún día, incluido Marte. Aunque Marte no es rico en metano, dicho gas puede ser fabricado en este planeta por medio del proceso Sabatier: mezclar dióxido de carbono (CO2) con hidrógeno (H) y luego calentar esta mezcla para producir CH4 y H20 (metano y agua). La atmósfera marciana es una fuente abundante de dióxido de carbono y la cantidad de hidrógeno que se requiere para el proceso descrito es relativamente pequeña, por lo que se puede transportar desde la Tierra o incluso se puede obtener in situ del hielo de Marte. Si se viaja más hacia el exterior del sistema solar, el metano es incluso más fácil de obtener. En la luna Titán, del planeta Saturno, literalmente llueve metano líquido. Titán está salpicado de lagos y ríos de metano y otros hidrocarburos, que podrían algún día servir como depósitos de combustible. Imagínelo: un cohete propulsado por metano podría transportar una sonda robótica que aterrizara en la superficie de Titán, tomara muestras gelógicas, recargara sus tanques de combustible y despegara nuevamente para traer las muestras de regreso a la Tierra. Ese tipo de misión de recolección de muestras del sistema solar externo nunca se ha intentado. Arriba: Esta imagen de radar en colores falsos muestra lo que los investigadores creen que son lagos de metano líquido en Titán. Crédito de la imagen: NASA/ESA/Cassini. [Más información] Las atmósferas de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno contienen metano, y Plutón tiene hielo de metano en su superficie. Nuevos tipos de misiones hacia estos mundos podrían ser posibles con cohetes propulsados por este gas. Esta primera serie de pruebas del encendido de turbinas de 3400 kg. de empuje, llevada a cabo en el desierto, fue un éxito. Pero aún se deben superar algunos retos antes de que los cohetes propulsados por metano puedan estar listos para ser utilizados en una misión real. "Uno de los grandes problemas en relación con el metano tiene que ver con su capacidad de ignición", dice Tramel. Algunos combustibles para cohetes se encienden espontáneamente cuando se mezclan con un oxidante, pero el metano, en cambio, requiere de una fuente de encendido. Es posible que estas fuentes sean difíciles de hacer funcionar en el sistema solar externo, donde las temperaturas descienden hasta cientos de grados bajo cero. Tramel y sus colegas de los centros Marshall y Glenn están actualmente trabajando para asegurar que se pueda encender el metano de los cohetes de manera confiable bajo cualquier tipo de condición ambiental. Estos desafíos podrán ser superados mediante el esfuerzo continuo de la NASA, afirma Tramel, quien cree que las turbinas que utilizan LOX/metano serán usadas en los cohetes del futuro. La llama azul en el desierto fue un hermoso primer paso.