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Cómo un gran proyecto intentó mapear los cielos sin computadoras

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Agrandar / Fotografía que muestra la nebulosa de emisión, Eta Carina (anteriormente Eta Argus) tomada con el Telescopio Astrográfico en el Observatorio Real, Cabo de Buena Esperanza, Sudáfrica. En el centro de esta nebulosa compleja hay una estrella masiva pero inestable que algún día explotará de manera espectacular.

SSPL/imágenes falsas

Recientemente, la Agencia Espacial Europea publicó la tercera entrega de datos del satélite Gaia, un catálogo público que proporciona las posiciones y velocidades de más de mil millones de estrellas. Este es nuestro último intento de responder algunas de las preguntas más antiguas de la astronomía: ¿Cómo se distribuyen las estrellas (y las nebulosas) en el cielo? ¿Cuántos hay, qué tan lejos están y qué tan brillantes son? ¿Cambian de posición o de brillo? ¿Existen nuevas clases de objetos desconocidos para la ciencia?

Durante siglos, los astrónomos han intentado responder a estas preguntas y el trabajo ha sido laborioso y lento. No siempre era fácil registrar lo que podías ver a través de la lente de tu telescopio, si tenías la suerte de tener un telescopio.

Ahora imagine el surgimiento de una nueva técnica que, por el momento, ofreciera algunas de las ventajas de la tecnología detrás de los catálogos de Gaia. Podría registrar de forma automática e imparcial lo que ve, y cualquiera podría usarlo.

Esta técnica fue la fotografía.

Este artículo narra cómo la fotografía cambió la astronomía y cómo cientos de astrónomos formaron la primera colaboración científica internacional para crear la Carte du Ciel (literalmente, «Mapa del cielo»), un estudio fotográfico completo del cielo. Esta colaboración resultó en una lucha de un siglo para procesar miles de placas fotográficas tomadas durante décadas, con las posiciones de millones de estrellas medidas a mano para crear el catálogo más grande del cielo nocturno.

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Desafortunadamente, el proyecto Carte du Ciel llegó en un momento en que nuestra capacidad para recopilar medidas del mundo natural no coincidía con nuestra capacidad para analizarlas. Y mientras el proyecto estaba en marcha, nuevos instrumentos permitieron estudiar procesos físicos en objetos celestes distantes, intentando distraer a los científicos de la investigación ofreciendo la posibilidad de crear nuevos modelos para explicar el mundo.

Para los astrónomos que trabajaban en el mapa estelar, aún no existía ningún modelo que pudiera resumir las posiciones de millones de estrellas en una teoría de la evolución de nuestra galaxia; más bien, los investigadores solo tenían la corazonada de que las técnicas fotográficas podrían ser útiles para cartografiar el mundo. Tenían razón, pero se necesitó casi un siglo y toda la carrera de muchos astrónomos para que su intuición diera frutos.

fotografía y astronomía

El telescopio astrográfico utilizado en el Observatorio Real de Greenwich para el estudio fotográfico del cielo Carte du Ciel.  El instrumento consta de dos lentes refractores montados juntos en una montura ecuatorial.  Uno se usó para tomar la fotografía, mientras que el otro se usó para garantizar un seguimiento preciso durante las largas exposiciones necesarias para las películas que no eran muy sensibles a la luz disponibles en ese momento.
Agrandar / El telescopio astrográfico utilizado en el Observatorio Real de Greenwich para el estudio fotográfico del cielo Carte du Ciel. El instrumento consta de dos lentes refractores montados juntos en una montura ecuatorial. Uno se usó para tomar la fotografía, mientras que el otro se usó para garantizar un seguimiento preciso durante las largas exposiciones necesarias para las películas que no eran muy sensibles a la luz disponibles en ese momento.

SSPL/imágenes falsas

Fue el astrónomo y explorador François Arago, presidente del Observatorio de París, quien dio a conocer al mundo las técnicas fotográficas de Louis Daguerre. Daguerre, basándose en el trabajo de Nicéphore Niépce, descubrió cómo hacer imágenes permanentes en placas de metal.

Durante siglos, los astrónomos se esforzaron por registrar lo que vieron en el cielo nocturno con notas y bocetos dibujados a mano. Mirando a través de la óptica distorsionada de los primeros instrumentos, no siempre era fácil dibujar lo que se podía ver. Podrías «observar» cosas que no estaban allí en absoluto; esos canales y la vegetación de Marte que el pobre Schiaparelli sacó de su observatorio de Milán no eran más que una ilusión óptica, provocada en parte por la turbulenta atmósfera. Solo unos pocos astrónomos altamente capacitados, como Caroline y William Herschel, pudieron detectar instantáneamente una nueva estrella en una galaxia familiar: ¿la señal de un evento cataclísmico distante?

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La fotografía podría cambiar todo eso. Arago comprendió de inmediato el inmenso potencial de esta técnica: las imágenes tomadas en las profundidades de la noche podían analizarse cómoda y cuantitativamente a la luz del día. Las medidas podrían ser precisas y podrían verificarse repetidamente.

Daguerre recibió una pensión y permitió que Arago revelara los detalles de su procedimiento, lo que provocó una explosión de estudios de retratos en París y en todo el mundo. Pero resultó que el método de Daguerre no era lo suficientemente sensible o práctico para capturar nada más que las estrellas más brillantes, el Sol o la Luna. La siguiente nueva tecnología de moda, las emulsiones de colodión de placa húmeda, no fue mucho mejor; las placas se secaron durante las largas exposiciones necesarias para capturar objetos astronómicos débiles.

Los astrónomos tuvieron que esperar 40 años, hasta la década de 1880, para que las placas fotográficas secas de alta sensibilidad estuvieran finalmente disponibles.

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Space Machines Company se asocia con Anywaves

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Antena de banda S Anywaves. Crédito: Anywaves

Edimburgo, 6 de octubre de 2022. – La empresa australiana de logística y transporte espacial Space Machines Company (SMC) se asoció con el fabricante de equipos de antena Anywaves para respaldar su primera misión en el segundo trimestre de 2023, dijo SMC.

SMC eligió a SpaceX como proveedor de lanzamiento para su misión Roll Out. Mientras tanto, SMC probará la capacidad de su vehículo de transferencia orbital (OTV) Optimus de 270 kg. La OTV proporcionará servicios de logística en el espacio y mejorará las capacidades de proveedor de servicios de última milla de la empresa. La demostración también será una oportunidad para que SMC obtenga soluciones de calificación y prueba de vuelo para varias cargas útiles y clientes.

El Optimus OTV es una de las naves espaciales comerciales más grandes diseñadas, fabricadas y ensambladas en Australia, según SMC.

Las antenas de telemetría, seguimiento y control (TT&C) de banda S de Anywaves permitirán a SMC proporcionar comunicaciones con estaciones terrestres. Las antenas aseguran que la conexión se mantenga incluso durante las fases críticas de la misión. También protegen el enlace descendente de telemetría esencial al tiempo que proporcionan autoridad de mando sobre la nave espacial.

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Los valles antiguos pueden mostrar cómo los casquetes polares responderán al cambio climático: NPR

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Una vista aérea de los icebergs y la capa de hielo cerca de Pituffik, Groenlandia.

Kerem Yucel/AFP vía Getty Images


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Kerem Yucel/AFP vía Getty Images

Una vista aérea de los icebergs y la capa de hielo cerca de Pituffik, Groenlandia.

Kerem Yucel/AFP vía Getty Images

Durante las edades de hielo de la Tierra, gran parte de América del Norte y el norte de Europa estaban cubiertos por enormes glaciares.

Hace unos 20.000 años, estos casquetes polares comenzaron a derretirse rápidamente y el agua resultante tuvo que ir a alguna parte, a menudo debajo de los glaciares. Con el tiempo, se formaron enormes valles bajo el hielo para drenar el agua del hielo.

Un nuevo estudio sobre cómo se derritieron los glaciares después de la última edad de hielo podría ayudar a los investigadores a comprender mejor cómo podrían reaccionar los casquetes polares actuales al calor extremo resultante del cambio climático, dicen los autores del estudio.

El estudio publicado esta semana en Revisiones de Ciencias del Cuaternarioayudó a aclarar cómo, y con qué rapidez, se formaron estos canales.

«Nuestros resultados muestran, por primera vez, que el mecanismo más importante es probablemente el derretimiento del verano en la superficie del hielo, que llega al lecho a través de grietas o conductos similares a chimeneas y luego fluye bajo la presión de la capa de hielo para cortar el hielo». canales”, dijo Kelly Hogan, coautora y geofísica del British Antarctic Survey.

Investigadores han descubierto miles de valles bajo el Mar del Norte

Al analizar los datos de reflexión sísmica en 3D recopilados originalmente como parte de las evaluaciones de riesgo para las compañías de petróleo y gas, los investigadores han descubierto miles de valles en el Mar del Norte. Estos valles, algunos de los cuales datan de hace millones de años, ahora están profundamente enterrados bajo el lodo del lecho marino.

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Algunos de los canales eran enormes, tan grandes como 90 millas de ancho y tres millas de ancho («varias veces más grandes que el lago Ness», el grupo de investigación con sede en el Reino Unido anotó).

Un modelo digital de un canal masivo que transportaba agua de deshielo lejos de los antiguos glaciares.

James Kirkham/Servicio Antártico Británico


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James Kirkham/Servicio Antártico Británico

Un modelo digital de un canal masivo que transportaba agua de deshielo lejos de los antiguos glaciares.

James Kirkham/Servicio Antártico Británico

Lo que más sorprendió a los investigadores, dijeron, fue la rapidez con la que se formaron estos valles. Cuando el hielo se derritió rápidamente, el agua esculpió los valles durante cientos de años, a la velocidad del rayo, en términos geológicos.

«Este es un hallazgo emocionante», dijo el autor principal James Kirkham, investigador de BAS y la Universidad de Cambridge. «Sabemos que estos valles dramáticos se excavaron durante la agonía de los casquetes polares. Usando una combinación de técnicas de imágenes subterráneas de última generación y un modelo de computadora, aprendimos que los valles de los túneles pueden erosionarse rápidamente debajo de las capas de hielo. experimentando un calor extremo”,

Tradicionalmente se cree que los canales de agua de deshielo estabilizan los glaciares que se derriten y, por extensión, el aumento del nivel del mar, al ayudar a amortiguar el colapso de las capas de hielo, dijeron los investigadores.

Los nuevos hallazgos podrían complicar este panorama. Pero la velocidad a la que se formaron los canales significa que su inclusión en los modelos actuales podría ayudar a mejorar la precisión de las predicciones sobre el derretimiento actual de la capa de hielo, agregaron los autores.

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Hoy en día, solo quedan dos grandes casquetes polares: Groenlandia y la Antártida. La velocidad a la que se derriten es probable que aumente a medida que el clima se calienta.

«La pregunta crítica ahora es si este flujo ‘adicional’ de agua de deshielo a través de los canales hará que nuestras capas de hielo fluyan más rápido o más lento hacia el mar», dijo Hogan.

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Las simulaciones de supercomputadoras revelan cómo un impacto gigante podría haber formado la Luna

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Crédito: Universidad de Durham

Científicos pioneros del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham han utilizado las simulaciones de supercomputadoras más detalladas hasta la fecha para revelar una explicación alternativa para el origen de la Luna hace 4.500 millones de años. Reveló que un impacto gigante entre la Tierra y un[{» attribute=»»>Mars-sized body could immediately place a Moon-like body into orbit around Earth.

High-end simulations

In their search for scenarios that could explain the present-day Earth-Moon system, the researchers simulated hundreds of different impacts at high resolution, varying the angle and speed of the collision as well as the masses and spins of the two colliding bodies. These calculations were performed using the SWIFT open-source simulation code, run on the DiRAC Memory Intensive service (“COSMA”), hosted by Durham University on behalf of the DiRAC High-Performance Computing facility.

La potencia informática adicional reveló que las simulaciones de baja resolución pueden pasar por alto aspectos cruciales de las colisiones a gran escala. Con simulaciones de alta resolución, los investigadores pueden descubrir características a las que no se podía acceder en estudios anteriores. Solo las simulaciones de alta resolución produjeron el satélite similar a la Luna, y los detalles adicionales revelaron cómo sus capas exteriores contenían más material de la Tierra.

Si gran parte de la Luna se formó inmediatamente después del impacto gigante, también podría significar que se derritió menos durante la formación que en las teorías tradicionales donde la Luna se convirtió en un disco de escombros alrededor de la Tierra. Dependiendo de los detalles de la solidificación posterior, estas teorías deberían predecir diferentes estructuras internas para la Luna.

El coautor del estudio, Vincent Eke, dijo: «Esta vía de formación podría ayudar a explicar la similitud en la composición isotópica entre las rocas lunares devueltas por los astronautas del Apolo y el manto de la Tierra. También puede estar allí. Tener consecuencias observables en el grosor de la corteza lunar, que nos permitiría comprender mejor el tipo de colisión que tuvo lugar.

Lo que es más, descubrieron que incluso cuando un satélite pasa tan cerca de la Tierra que uno esperaría que las «fuerzas de marea» de la gravedad de la Tierra lo destrozaran, el satélite puede sobrevivir. . De hecho, también puede ser empujado a una órbita más amplia, a salvo de futuras destrucciones.

Un abanico de nuevas posibilidades

Jacob Kegerreis, investigador principal del estudio, dijo: “Esto abre una nueva gama de posibles puntos de partida para la evolución de la Luna. Nos embarcamos en este proyecto sin saber exactamente cuáles serían los resultados de estas simulaciones de muy alta resolución. Entonces, además de la gran revelación de que las resoluciones estándar pueden dar respuestas incorrectas, fue muy emocionante que los nuevos resultados pudieran incluir un satélite en órbita parecido a la Luna.

Se cree que la Luna se formó después de que la joven Tierra chocara con un objeto del tamaño de Marte llamado Theia hace 4500 millones de años. La mayoría de las teorías construyen la Luna por una acumulación gradual de escombros de este impacto. Sin embargo, esto ha sido cuestionado por mediciones de rocas lunares que muestran que tienen una composición similar al manto de la Tierra, mientras que el impacto produce escombros que provienen principalmente de Theia.

Este escenario satelital inmediato abre nuevas posibilidades para la órbita lunar inicial, así como la composición prevista y la estructura interna de la Luna. Podría ayudar a explicar misterios sin resolver como la órbita inclinada de la Luna alejándose del ecuador de la Tierra; o podría producir una Luna temprana que no esté completamente derretida, lo que algunos científicos creen que podría encajar mejor con su delgada corteza.

Las numerosas misiones lunares por venir deberían revelar nuevas pistas sobre el tipo de impacto gigante que condujo a la Luna, lo que a su vez nos contará sobre la historia de la Tierra misma.

El equipo de investigación incluyó a científicos de[{» attribute=»»>NASA Ames Research Centre and the University of Glasgow, UK, and their simulation findings have been published in the Astrophysical Journal Letters.

Reference: “Immediate Origin of the Moon as a Post-impact Satellite” by J. A. Kegerreis, S. Ruiz-Bonilla, V. R. Eke, R. J. Massey, T. D. Sandnes and L. F. A. Teodoro, 4 October 2022, Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac8d96

The research was partly supported by a DiRAC Director’s Discretionary Time award and a Science and Technology Facilities Council (STFC) grant.

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