NOTÍCIES
Resum d’algunes notícies d’astronomia d’aquest any:
Descobriment d’un nou exoplaneta habitable: Astrònoms han
identificat un exoplaneta anomenat Kepler-452b que es troba a una distància
similar a la Terra del seu estel. Les condicions a la seva superfície podrien
ser adequades per a la vida.
Primera imatge d’un forat negre: El projecte Event
Horizon Telescope va capturar la primera imatge d’un forat negre supermassiu al
centre de la galàxia M87. Aquesta imatge històrica va confirmar les prediccions
de la relativitat general d’Albert Einstein.
Missions Espacials: La Agència Espacial
Europea (ESA) llança la missió JUICE per explorar Júpiter i les seves llunes
helades, que podrien ser habitables.
Llançament i Trajectòria: La nau es llançarà amb
un coet Ariane 5 des de la Guayana Francesa. Després de desplegar els seus
instruments, farà sobrevols de la Terra i Venus abans d’arribar a Júpiter en
vuit anys.
Estudi de Júpiter i les Llunes: JUICE estudiarà
l’atmosfera, el magnetisme i les llunes de Júpiter, especialment Ganímedes, la
més gran, que té el seu propi camp magnètic.
Recerca de Vida: La missió buscarà
biosignatures i aigua en les llunes, especialment en Europa i Calisto, i
analitzarà la possibilitat d’habitabilitat sota la seva superfície gelada.
Nova teoria sobre la matèria fosca: Científics han proposat
una nova teoria que suggereix que la matèria fosca podria ser formada per
partícules subatòmiques anomenades “sterile neutrinos” en lloc de WIMPs (Weakly
Interacting Massive Particles).
Observacions de supernoves: Astrònoms han estudiat
diverses supernoves i han descobert que algunes d’elles es comporten de manera
inesperada. Aquestes observacions podrien canviar la nostra comprensió de
l’expansió de l’univers.
Missió Artemis a la LLuna: La NASA està
treballant en la missió Artemis per enviar astronautes a la lluna. Aquesta
missió inclourà la primera dona que caminarà a la superfície lunar.
El telescopi espacial James Webb ha detectat per primera vegada
la diferència entre el matí i la nit d'un planeta gegant gasós
bloquejat per les marees.
El concepte d'aquest artista mostra com podria ser l'exoplaneta WASP-39 b.
NASA / ESA / CSA / R. Crawford (STScI)
En un pas sense precedents, els astrònoms
han utilitzat el telescopi espacial James Webb per mesurar les diferències entre
l'atmosfera d'un exoplaneta al matí i al vespre. L'equip redueix aquestes
diferències als ferotges vents de 10.000 quilòmetres per hora (6.000 mph) que
fuetegen al voltant del planeta. La comprensió completa d'aquests factors és un
pas vital per modelar amb precisió els climes d'exoplanetes.
El planeta en qüestió és WASP-39b, un
gegant de massa a Saturn que orbita una estrella similar al Sol en poc més de
quatre dies. Aquesta proximitat significa que WASP-39b està bloquejat
per marees: sempre mostra la mateixa cara a la seva estrella, igual que la
Lluna ho fa a la Terra. Un costat està banyat per la llum del dia perpètua i
abrasadora, mentre que l'altre costat experimenta la nit eterna.
Una corba de llum de
l'espectrògraf d'infraroig proper (NIRSpec) del telescopi espacial James Webb
de la NASA mostra el canvi en la brillantor de l'estrella a mesura que el
planeta transita pel seu davant. NIRSpec estén la llum de l'estrella i mesura
la brillantor a cada longitud d'ona durant intervals de temps establerts. Atès
que el planeta sempre mira cap a la mateixa cara cap a la seva estrella, de
manera que el dia és permanent al costat del dia, el "matí" es
defineix com el costat que mira cap a la direcció del moviment del planeta.
NASA / ESA / CSA / R. Crawford (STScI)
Un equip internacional d'astrònoms va
utilitzar l'espectrògraf d'infraroig proper del Webb per examinar el planeta
quan passava per davant de la seva estrella. A mesura que la llum de l'estrella
es filtrava a través de l'atmosfera inflada del planeta, l'atmosfera va deixar
empremtes reveladores en l'espectre de l'estrella que no estan presents quan el
planeta no hi és. Aquesta tècnica d'espectroscòpia de transmissió proporciona
als astrònoms detalls importants sobre la temperatura i la composició química
de l'atmosfera superior del planeta.
Tot i que WASP-39b ja s'ha estudiat
d'aquesta manera abans, els nous mesuraments exquisits del telescopi Webb es
basen en les diferències entre el terminador del planeta, la
línia que divideix la nit del dia. Revelen una temperatura nocturna d'uns 800 °
C (1,472 ° F), en comparació amb una temperatura matinal d'uns 600 ° C. Els
resultats es publiquen a la revista Nature.
"Aquesta és la primera vegada que una
mesura separada d'un espectre directe de tarda i matí d'un exoplaneta ha estat
possible", diu Maria Steinrück, membre de l'equip (Universitat de
Chicago).
Aquest espectre de
transmissió mostra com l'atmosfera de WASP-39b bloqueja la llum de l'estrella
amfitriona; Les protuberàncies mostren on les molècules de l'atmosfera superior
absorbeixen la llum. L'espectre mostra evidències clares d'aigua i diòxid de
carboni, i dividint les dades entre les recollides al costat del matí i al
costat del vespre mostren una diferència de temperatura.
NASA / ESA / CSA / R. Crawford (STScI)
Es tracta de mesures increïblement
detallades i, per tant, difícils de fer. "Qualsevol petit moviment en
l'instrument o amb l'observatori mentre recollim dades hauria limitat greument
la nostra capacitat per fer aquesta detecció", diu el líder de l'estudi,
Néstor Espinoza (Institut de Ciència del Telescopi Espacial). "Ha de ser
extraordinàriament precís, i Webb és precisament això".
L'equip va continuar modelant el clima de
WASP-39b utilitzant tècniques similars a les utilitzades pels pronòstics
meteorològics aquí a la Terra. Van trobar que la diferència de temperatura
condueix a canvis en la pressió de l'aire, que genera forts vents. "Amb
velocitats que arriben als 10.000 quilòmetres per hora o més, aquests vents són
quatre vegades més ràpids que els de Neptú, el planeta més ventós del nostre
sistema solar", diu Laura Kreidberg, membre de l'equip (Institut Max
Planck d'Astronomia, Alemanya). Les troballes de l'equip també insinuen un
terminador matinal més ennuvolat, en comparació amb un homòleg vespertí relativament
lliure de núvols.
Carole Haswell (Open University, Regne
Unit), que no ha participat en la investigació, diu que la diferència observada
entre el matí i la nit té conseqüències importants per a l'estudi d'altres
exoplanetes calents i gasosos. "La majoria dels models [atmosfèrics] només
agrupen tota l'atmosfera amb un sol conjunt de paràmetres per als núvols",
diu. "Aquestes troballes suggereixen que potser caldria anar amb compte a
l'hora d'assumir que tota l'atmosfera es comporta de la mateixa manera".
"El més emocionant per a mi és el
potencial que això revela per a estudis posteriors", diu Haswell. Sens
dubte, és un suport sonat del tipus de treball intricat del qual és capaç el Webb.
I afegeix: "Hi ha astrònoms de tot el món pensant exactament quines
observacions proposar amb [Webb] per respondre a les seves preguntes sobre les
atmosferes d'exoplanetes".
Les galàxies petites de l'univers primitiu podrien haver tingut centres dominats per la matèria fosca, segons una nova investigació
ESA / Euclides / Euclides Consortium / NASA; processament d'imatges per J.-C. Cuillandre (CEA París-Saclay), G. Anselmi / CC BY-SA 3.0 IGO
Les
petites galàxies de l'univers primitiu podrien haver tingut centres dominats
per la matèria fosca. Una nova investigació se submergeix en simulacions
cosmològiques per explorar com serien aquestes galàxies en l'univers actual i
el que això podria significar per al passat de matèria fosca de la Via Làctia.
HISTÒRIA DE LA
MATÈRIA FOSCA DE LES GALÀXIES PETITES
Recentment, un
equip d'investigació dirigit per Anna de Graaff (Institut Max Planck
d'Astronomia) va utilitzar el telescopi espacial James Webb (JWST) per examinar
sis galàxies petites de baixa massa en l'univers primitiu. Van descobrir una
cosa sorprenent: els centres d'aquestes galàxies semblaven estar dominats per
la matèria fosca, una forma hipotètica de matèria que ni emet ni absorbeix
llum, entre altres qualitats estranyes. Encara que es creu que la matèria fosca
constitueix aproximadament el 85% de la matèria del nostre univers, la
investigació mostra que els nuclis de galàxies massives en l'univers actual
contenen majoritàriament matèria normal.
Per comprovar
si les noves i intrigants observacions del JWST coincideixen amb la nostra
comprensió teòrica de l'evolució de l'univers, i per explorar com aquestes
galàxies dominades per la matèria fosca podrien evolucionar fins als nostres
dies, de Graaff i els seus col·laboradors van recórrer a TNG50: una simulació
cosmològica massiva que rastreja l'univers des de la seva infància fins avui
.
En aquest
gràfic, la fracció de "normal", és a dir, matèria bariònica relativa
a tota la matèria (fbarió) en els nuclis de galàxies en la simulació TNG50
(cercles petits), en comparació amb la fracció bariònica de matèria en les
galàxies observades amb JWST (grans hexàgons).
de Graaff et
al. / Astrophysical Journal Letters 2024
Utilitzant
TNG50, l'equip va seleccionar 381 galàxies simulades amb desplaçament cap al
roig i masses estel·lars similars a les galàxies reals de la mostra JWST. Van
trobar que les galàxies de menor massa en la mostra simulada - aquelles amb
masses estel·lars inferiors a uns 300 milions de masses solars - tenien centres
dominats per matèria fosca, que contenia només un 10-30% de matèria normal per
massa. Com més gran és la massa estel·lar d'una galàxia, més gran és la fracció
de matèria normal en el centre de la galàxia.
Aquest
resultat concorda bé amb el que l'equip de Graaff va observar en galàxies reals
amb el JWST, encara que l'equip va assenyalar que és possible que les galàxies
que van estudiar amb el JWST només semblin tenir
nuclis dominats per la matèria fosca. Per exemple, si el gas en els centres
d'aquestes galàxies és interromput per les sortides d'estrelles de nova
formació, podria distorsionar l'estimació de la quantitat de matèria fosca
present. Com que les galàxies simulades tenen nuclis dominats per la
matèria fosca, aquesta troballa suggereix que aquesta podria ser una fase real
en l'evolució de les galàxies.
Evolució del desplaçament cap al roig de la fracció central
de matèria fosca. La línia de colors i les zones ombrejades mostren els
resultats de la simulació TNG50, mentre que els símbols de colors mostren els
resultats dels estudis observacionals. Feu clic per ampliar.
SEGUINT L'EVOLUCIÓ DE LES
GALÀXIES
Evolució
de la fracció central de matèria fosca al llarg del temps còsmic, on un major
desplaçament cap al roig representa una mirada més llarga cap enrere a través
de la història còsmica. La línia de colors i les zones ombrejades mostren els
resultats de la simulació TNG50, mentre que els símbols de colors mostren els
resultats dels estudis observacionals.
de Graaff et
al. / Astrophysical Journal Letters 2024
Com
serien aquestes primeres galàxies dominades per la matèria fosca més endavant
en la història de l'univers? En el temps de la simulació, les galàxies es van
fusionar i van créixer, disminuint de 381 galàxies a només 213 a causa de
fusions. Amb un desplaçament cap al roig de z = 3 - durant un període anomenat
migdia còsmic, quan la formació estel·lar estava en el seu punt àlgid - les
galàxies dominades per la matèria fosca de baixa massa havien crescut fins a
contenir 10.000 milions de masses solars d'estrelles, similar en grandària a
altres galàxies observades en aquest període de temps.
En
l'actualitat, aquestes mateixes galàxies s'havien empaquetat en una massa
estel·lar addicional, arribant a uns 30.000 milions de masses solars
d'estrelles, aproximadament igual a la massa d'estrelles de la Via Làctia, i
els seus centres ja no contenien principalment matèria fosca. Tot i que es
necessita més treball per explorar aquest escenari, això suggereix que la Via
Làctia i galàxies similars a l'univers actual van ser una vegada petites
galàxies de baixa massa amb nuclis de matèria fosca.
CITA: "Una fase primerenca dominada per la matèria fosca en
la història d'assemblatge de galàxies de massa de la Via Làctia, suggerida per
la simulació TNG50 i observacions JWST", Anna de Graaff et al 2024 Astrophysical Journal Letters 967 L40. DOI:10.3847/2041-8213/AD4C65
Nova exploració en els mars de Tità
Un nou cop d'ull a les dades de la missió Cassini de la NASA confirma els cicles de metà a la lluna més gran de Saturn, Tità, igual que els cicles de l'aigua a la Terra.
NASA / JPL-Caltech / ASI / CornellNASA / JPL-Caltech / ASI / USGS
Des que la Cassini es va submergir en l'atmosfera de Saturn el 2017, no hem tingut cap missió per veure el temps en aquest planeta gegant o la seva lluna amb atmosfera, Tità. Però els investigadors encara estan analitzant les profunditats de les dades d'aquesta missió per publicar nova ciència. Aquesta setmana, les notícies són sobre els llacs de Tità.
La lluna de Saturn Tità està 10 vegades més lluny del Sol que la Terra, i una espessa atmosfera de fum taronja opac amaga la seva superfície. Però si podeu mirar sota el fum, trobareu una superfície sorprenentment familiar.
Tità té vent i clima. Té deserts plens de dunes de sorra. Té núvols blancs i inflats que s'escampen amb la pluja. La pluja cau a les muntanyes, on desemboca en rierols i s'acumula als rius. Els rius desemboquen en mars, construint deltes sedimentaris. L'augment estacional del nivell del mar ofega les desembocadures dels rius, creant estuaris.
Però tot és extraterrestre. Les muntanyes no estan fetes de roca, estan fetes de gel d'aigua, es mantenen prou fortes per construir cims alts a causa de les baixes temperatures sobrenaturals. És tan poc probable que l'aigua es fongui a Tità com la roca a la Terra; La pluja de la Lluna està feta de metà i nitrogen. Tità té un cicle complet del metà com el cicle de l'aigua de la Terra: el líquid s'escapa, s'acumula als llacs, s'evapora, es condensa als núvols i després torna a ploure per començar el cicle de nou.
Mapa de radar del pol nord de Tità. Aquest mosaic d'imatges de radar dels sobrevolades sobre Tità de la Cassini mostra els diversos llacs i mars propers al pol de la lluna més gran de Saturn.
NASA / JPL-Caltech / ASI / USGS
No obstant això, hi ha una diferència clau a Tità. Quan els raigs ultraviolats del Sol xoquen contra el metà (CH4) molècules en l'atmosfera de Tità, un conjunt de reaccions crea età (CH6). L'età és més pesat que el metà o el nitrogen, i es dissol fàcilment en gotes de pluja de metà. A diferència de les molècules de metà, una vegada que l'età cau sobre les muntanyes de Tità i corre cap als seus mars, no es torna a evaporar; es queda. No hi ha cicle d'età.
Tità és majoritàriament desèrtic; Els seus únics llocs realment humits són als seus pols, on els núvols es concentren i vessen durant els llargs estius polars. Igual que a la Terra, la pluja pot passar als deserts, simplement no és molt comú. Per tant, donat el fet que el metà cicles a Tità però l'età no, la teoria prediu que les regions més humides més properes als pols haurien de tenir més metà en relació amb l'età en els seus llacs que els llacs de les regions més seques.
Això va ser predit teòricament el 2014 pel científic del radar Cassini i expert en tità Ralph Lorenz (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory). Cassini no tenia un instrument que pogués mostrejar la variació compositiva a través de Tità. Però l'equip de Cassini va dur a terme diversos experiments que poden oferir pistes sobre les variacions entre diferents llacs.
En quatre experiments de radar biestàtic, Cassini va emetre un senyal de ràdio a Tità que va rebotar a la superfície i després va ser rebut a la Terra per una antena de la Xarxa d'Espai Profund. Les superfícies vidrioses dels llacs de Tità, que són gairebé perfectament llises, amb altures d'ona mesurades en mil·límetres, són especialment bones per reflectir ones de ràdio.
En un article publicat recentment a Nature Communications, Valerio Poggiali (Universitat de Bolonya, Itàlia, però visitant temporalment la Universitat Cornell) i col·laboradors (inclòs Lorenz) van cruixir les desafiants dades de radar biestàtic i van trobar variacions sistemàtiques amb la latitud en com els llacs de Tità reflectien les ones de ràdio de Cassini a una antena de ràdio gegant a Canberra, Austràlia.
L'explicació més plausible d'aquestes variacions: els llacs més polars són més rics en metà, especialment a les seves superfícies i prop de les seves costes, on els rius entren als mars. A més, prop de les costes de Tità, els vents llancen ones més grans (fins a tres mil·límetres en lloc d'un de sol!) a través d'estuaris que són especialment rics en metà.
Les onades de Tità són massa petites per surfejar, tret que siguis una formiga. Tot i així, és salvatge imaginar el suau so de les ones que cauen a les costes de Tità i com aquest so podria canviar després de les pluges, quan una efusió de metà es vessa als mars més pesats.
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/dark-matter-dominated-galaxies-in-the-early-universe/