Las observaciones combinadas de la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de la NASA y la WFC3 (cámara de campo amplio 3) del Hubble muestran la galaxia espiral NGC 5584, que se encuentra a 72 millones de años luz de la Tierra. Entre las estrellas brillantes de NGC 5584 se encuentran estrellas pulsantes llamadas Cefeidas variables y supernovas de Tipo Ia, una clase especial de estrellas en explosión. Los astrónomos utilizan variables cefeidas y supernovas de tipo Ia como marcadores de distancia fiables para medir la tasa de expansión del universo. Crédito: NASA, ESA, CSA y A. Riess (STScI)
La “tensión de Hubble” se refiere a la diferencia entre la tasa de expansión observada y esperada del universo. EL Telescopio espacial James Webb refina las mediciones realizadas previamente por el El telescopio espacial Hubble. A pesar de los avances, persisten dudas sobre la rápida expansión del universo y los posibles fenómenos cósmicos subyacentes.
El ritmo al que se expande el universo, conocido como constante de Hubble, es uno de los parámetros fundamentales para comprender la evolución y el destino final del cosmos. Sin embargo, se observa una diferencia persistente llamada «voltaje del Hubble» entre el valor de la constante medida con una amplia gama de indicadores de distancia independientes y su valor predicho a partir del Big Bang resplandor crepuscular.
NASAEl Telescopio Espacial James Webb proporciona nuevas capacidades para examinar y perfeccionar algunas de las pruebas observacionales más sólidas de esta tensión. El premio Nobel Adam Riess de la Universidad Johns Hopkins y el Instituto Científico del Telescopio Espacial presenta su trabajo reciente y el de sus colegas utilizando observaciones de Webb para mejorar la precisión de las mediciones locales de la constante de Hubble.
El desafío de la medición cósmica
“¿Alguna vez ha tenido problemas para ver una señal que estaba en el borde de su campo de visión? ¿Qué dice? ¿Qué significa? Incluso con los telescopios más potentes, las «señales» que los astrónomos quieren leer parecen tan pequeñas que a nosotros también nos cuesta trabajo hacerlo.
“La señal que los cosmólogos quieren leer es una señal de límite de velocidad cósmica que nos dice qué tan rápido se está expandiendo el universo: un número llamado constante de Hubble. Nuestro signo está escrito en las estrellas de galaxias lejanas. El brillo de ciertas estrellas en estas galaxias nos dice qué tan lejos están y por lo tanto cuánto tiempo ha viajado esa luz para llegar a nosotros, y los corrimientos al rojo de las galaxias nos dicen cuánto se ha expandido el universo a lo largo de este período, indicando así a nosotros la expansión tasa.
Este diagrama ilustra el poder combinado de los telescopios espaciales Hubble y Webb de la NASA para determinar distancias precisas a una clase especial de estrellas variables utilizadas para calibrar la tasa de expansión del universo. Estas estrellas variables cefeidas son visibles en campos estelares abarrotados. La contaminación lumínica de las estrellas circundantes puede hacer que la medición del brillo de una cefeida sea menos precisa. La visión infrarroja más nítida de Webb permite aislar más claramente un objetivo cefeida de las estrellas circundantes, como se muestra en el lado derecho del diagrama. Los datos de Webb confirman la precisión de 30 años de observaciones de las Cefeidas por parte del Hubble, que fueron esenciales para establecer el peldaño inferior de la escala de distancias cósmicas para medir la tasa de expansión del universo. A la izquierda, NGC 5584 es visible en una imagen compuesta de la NIRCam (cámara de infrarrojo cercano) de Webb y la cámara de campo amplio 3 del Hubble. Crédito: NASA, ESA, A. Riess (STScI), W. Yuan (STScI)
“Una clase particular de estrellas, las variables cefeidas, nos ha proporcionado las mediciones de distancia más precisas durante más de un siglo porque estas estrellas son extraordinariamente brillantes: son estrellas supergigantes, cien mil veces la luminosidad del Sol. Además, pulsan (es decir, se expanden y contraen) durante un período de semanas, lo que indica su brillo relativo. Cuanto más largo es el período, más brillantes son inherentemente. Constituyen la herramienta de referencia para medir las distancias de galaxias situadas a cien millones de años luz o más, un paso crucial para determinar la constante de Hubble. Desafortunadamente, las estrellas en las galaxias están empaquetadas en un espacio pequeño en relación con nuestro punto de observación distante y, por lo tanto, a menudo carecemos de la resolución para separarlas de sus vecinas en la línea de visión.
La contribución del Hubble y el progreso de Webb
“Una de las principales razones para construir el Telescopio Espacial Hubble fue resolver este problema. Antes del lanzamiento del Hubble en 1990 y las mediciones posteriores de las Cefeidas, el ritmo de expansión del universo era tan incierto que los astrónomos no sabían si el universo se había estado expandiendo durante 10 o 20 mil millones de años. Esto se debe a que una tasa de expansión más rápida dará como resultado una edad más joven del universo, y una tasa de expansión más lenta dará como resultado una edad más vieja del universo. El Hubble tiene una mejor resolución de longitud de onda visible que cualquier telescopio terrestre porque se encuentra por encima de los efectos borrosos de la atmósfera terrestre. Gracias a ello, puede identificar variables individuales de cefeidas en galaxias situadas a más de cien millones de años luz de distancia y medir el intervalo de tiempo durante el cual cambia su brillo.
“Sin embargo, también necesitamos observar las Cefeidas en la parte del espectro del infrarrojo cercano para ver la luz pasar ilesa a través del polvo intermedio. (El polvo absorbe y dispersa la luz óptica azul, palideciendo los objetos distantes y haciéndonos pensar que están más lejos de lo que están). Desafortunadamente, la visión de la luz roja del Hubble no es tan nítida como la de la azul, por lo que la luz de las estrellas Cefeidas que vemos allí se mezcla con otras estrellas en su campo de visión. Podemos tener en cuenta la cantidad media de mezcla, estadísticamente, de la misma manera que un médico calcula su peso restando el peso promedio de la ropa de la lectura de la báscula, pero esto agrega ruido a las mediciones. La ropa de algunas personas es más pesada que la de otras.
“Sin embargo, la visión infrarroja precisa es uno de los superpoderes del Telescopio Espacial James Webb. Con su gran espejo y su óptica sensible, puede separar fácilmente la luz cefeida de las estrellas vecinas con poca mezcla. Durante el primer año de funcionamiento de Webb con nuestro programa General Observers 1685, recopilamos observaciones de cefeidas encontradas por Hubble en dos niveles de lo que se conoce como escala de distancia cósmica. El primer paso es observar las Cefeidas en una galaxia con una distancia geométrica conocida que nos permita calibrar el brillo real de las Cefeidas. Para nuestro programa, esta galaxia es NGC 4258. El segundo paso es observar las Cefeidas en las galaxias anfitrionas de supernovas recientes de Tipo Ia. La combinación de los dos primeros pasos transfiere el conocimiento de la distancia a las supernovas para calibrar sus verdaderas luminosidades. El tercer paso es observar estas supernovas a distancia, donde la expansión del universo es evidente y puede medirse comparando las distancias deducidas de su luminosidad y los corrimientos al rojo de las galaxias anfitrionas de las supernovas. Esta secuencia de pasos se conoce como escalera de distancias.
«Recientemente obtuvimos nuestras primeras mediciones de Webb de las etapas uno y dos, lo que nos permitió completar la escala de distancias y compararlas con mediciones anteriores con el Hubble (ver figura). Las mediciones de Webb han reducido significativamente el ruido en las mediciones de Cefeidas debido a la resolución de «Este tipo de mejora es un sueño para los astrónomos. Observamos más de 320 cefeidas durante las dos primeras etapas. Confirmamos que las mediciones anteriores del Telescopio Espacial Hubble eran precisas, aunque más ruidosas. También observó otros cuatro anfitriones de supernovas con Webb y vio un resultado similar para toda la muestra.
Comparación de las relaciones período-luminosidad de las Cefeidas utilizadas para medir distancias. Los puntos rojos son del Webb de la NASA y los puntos grises son del Hubble de la NASA. El panel superior es para NGC 5584, el anfitrión de la supernova de Tipo Ia, y el recuadro muestra imágenes intermedias de la misma Cefeida vista por cada telescopio. El panel inferior es para NGC 4258, una galaxia con una distancia geométrica conocida, y el recuadro muestra la diferencia en los módulos de distancia entre NGC 5584 y NGC 4258, medidos con cada telescopio. Los dos telescopios coinciden perfectamente. Crédito: NASA, ESA, A. Riess (STScI) y G. Anand (STScI)
El misterio perdurable del voltaje del Hubble
“¡Lo que los resultados aún no explican es por qué el universo parece expandirse tan rápidamente! Podemos predecir la tasa de expansión del universo al observar su imagen de bebé, el fondo cósmico de microondas, y luego utilizamos nuestro mejor modelo de crecimiento a lo largo del tiempo para decirnos qué tan rápido debería expandirse el universo hoy. El hecho de que la medida actual de la tasa de expansión supere con creces las expectativas es un problema que ya lleva una década llamado la «tensión del Hubble». La posibilidad más interesante es que la tensión sea una pista de algo que nos falta en nuestra comprensión del cosmos.
“Esto puede indicar la presencia de energía oscura exótica, materia oscura exótica, una revisión en nuestra comprensión de la gravedad o la presencia de una partícula o campo único. La explicación más mundana sería que múltiples errores de medición conspiraran en la misma dirección (los astrónomos descartaron un solo error usando pasos independientes), por lo que es tan importante volver a medir con mayor fidelidad. Con Webb confirmando las mediciones de Hubble, las mediciones de Webb proporcionan la evidencia más sólida hasta la fecha de que los errores sistemáticos en la fotometría de Cefeidas de Hubble no juegan un papel significativo en la cepa actual de Hubble. Como resultado, las posibilidades más interesantes siguen sobre la mesa y el misterio de la tensión se profundiza”.
Este artículo destaca datos de un papel que fue aceptado por el Revista de Astrofísica.
Referencia: “No más aglomeración: precisión de la constante de Hubble probada con observaciones de cefeidas de alta resolución por JWST” por Adam G. Riess, Gagandeep S. Anand, Wenlong Yuan, Stefano Casertano, Andrew Dolphin, Lucas M. Macri, Louise Breuval, Dan Scolnic, Marshall Perrin y Richard I. Anderson, aceptaron, La revista de astrofísica. arXiv:2307.15806
Autor: Adam Riess es Profesor Distinguido Bloomberg en la Universidad Johns Hopkins, Profesor Thomas J. Barber de Estudios Espaciales en la Escuela de Artes y Ciencias JHU Krieger, Astrónomo Distinguido en el Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial y ganador del Premio Nobel de Física 2011.
Los investigadores han descubierto una rara partícula de polvo en un meteorito, formada por una estrella distinta de nuestro sol. Utilizando tomografía avanzada con sonda atómica, analizaron la proporción única de isótopos de magnesio de la partícula, revelando su origen a partir de un tipo recientemente identificado de supernova que quema hidrógeno. Este avance proporciona una mejor comprensión de los eventos cósmicos y la formación de estrellas. Crédito: SciTechDaily.com
Los científicos han descubierto una partícula de meteorito con una proporción de isótopos de magnesio sin precedentes, lo que apunta a su origen en una supernova que quema hidrógeno.
La investigación ha descubierto una rara partícula de polvo atrapada en un antiguo meteorito extraterrestre formado por una estrella distinta a nuestro sol.
El descubrimiento fue realizado por la autora principal, la Dra. Nicole Nevill y sus colegas durante sus estudios de doctorado en la Universidad de Curtin, quienes actualmente trabajan en el Instituto de Ciencias Lunares y Planetarias en colaboración con NASAen el Centro Espacial Johnson.
Meteoritos y granos presolares
Los meteoritos están formados principalmente por materiales formados en nuestro sistema solar y también pueden contener pequeñas partículas de estrellas nacidas mucho antes que nuestro sol.
Las pistas de que estas partículas, llamadas granos presolares, son reliquias de otras estrellas, se descubren analizando los diferentes tipos de elementos que contienen.
Técnicas analíticas innovadoras
El Dr. Nevill utilizó una técnica llamada átomo Sonda tomográfica para analizar la partícula y reconstruir la química a escala atómica, accediendo a la información escondida en su interior.
«Estas partículas son como cápsulas del tiempo celestes y proporcionan una instantánea de la vida de su estrella madre», dijo el Dr. Nevill.
“Los materiales creados en nuestro sistema solar tienen proporciones de isótopos predecibles: variantes de elementos con diferente número de neutrones. La partícula que analizamos tiene una proporción de isótopos de magnesio distinta de cualquier otra cosa en nuestro sistema solar.
“Los resultados fueron literalmente fuera de este mundo. La proporción de isótopos de magnesio más extrema, de estudios anteriores de granos presolares, fue de alrededor de 1.200. El grano en nuestro estudio tiene un valor de 3.025, que es el valor más alto jamás descubierto.
«Esta proporción de isótopos excepcionalmente alta sólo puede explicarse por la formación de un tipo de estrella recientemente descubierta: una supernova que quema hidrógeno».
Avances en astrofísica
El coautor, el Dr. David Saxey, del Centro John de Laeter en Curtin, dijo que la investigación innova la forma en que entendemos el universo, ampliando los límites de las técnicas analíticas y los modelos astrofísicos.
«La sonda atómica nos proporcionó un gran nivel de detalle al que no habíamos podido acceder en estudios anteriores», afirmó el Dr. Saxey.
“La supernova que quema hidrógeno es un tipo de estrella que se descubrió recientemente, casi al mismo tiempo que estábamos analizando la pequeña partícula de polvo. El uso de la sonda atómica en este estudio proporciona un nuevo nivel de detalle que nos ayuda a comprender cómo se formaron estas estrellas.
Vinculando los resultados de laboratorio con los fenómenos cósmicos
El coautor, el profesor Phil Bland de la Escuela de Ciencias Planetarias y de la Tierra de Curtin, dijo que los nuevos descubrimientos del estudio de partículas raras en meteoritos nos permiten comprender mejor los eventos cósmicos más allá de nuestro sistema solar.
«Es simplemente asombroso poder relacionar mediciones a escala atómica en el laboratorio con un tipo de estrella recientemente descubierta».
La investigación titulada “Elemento a escala atómica y estudio isotópico de 25Polvo estelar rico en magnesio procedente de una supernova que quema hidrógeno » fue publicado en el Revista de astrofísica.
Referencia: “Elemento a escala atómica y estudio isotópico de 25Mg-rich Stardust from an H-burning Supernova” por ND Nevill, PA Bland, DW Saxey, WDA Rickard, P. Guagliardo, NE Timms, LV Forman, L. Daly y SM Reddy, 28 de marzo de 2024, La revista de astrofísica. DOI: 10.3847/1538-4357/ad2996
El 5 de julio de 2023, el lanzador Ariane 5 realizó su último vuelo, poniendo así fin a los 27 años de carrera del que fue el primer cohete pesado de Europa. Casi diez meses después, Arianespace vuelve a la plataforma de lanzamiento con su nuevo caballo de batalla avanzado para el transporte pesado: el Ariane 6.
Por primera vez, el núcleo central y los propulsores del Ariane 6 fueron entregados a la plataforma de lanzamiento ELA-4 en Kourou, Guayana Francesa, marcando oficialmente el inicio de la campaña de lanzamiento inaugural.
El miércoles 24 de abril, el núcleo central del cohete, compuesto por el propulsor principal y la etapa superior, fue transportado 800 metros desde el edificio de montaje del lanzador hasta la plataforma ELA-4, donde fue instalado sobre la mesa de lanzamiento mediante una grúa. y con la asistencia de vehículos de guiado automático (AGV).
Durante los dos días siguientes, Arianespace trabajó para entregar los dos propulsores de cohetes de estado sólido P120C del vehículo a la plataforma y luego montarlos en la mesa de lanzamiento a cada lado del núcleo central. Esta es la configuración del Ariane 62 que realizará la primera misión del vehículo.
El primer cohete propulsor sólido Ariane 6 se transporta al sitio de lanzamiento ELA-4 para su integración. (Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)
Al igual que su predecesor, el Ariane 6 tiene un diseño de dos etapas, propulsado por motores que queman hidrógeno líquido y oxígeno líquido. La primera etapa está equipada con un motor Vulcain 2.1, una versión mejorada del motor Vulcain 2 que volaba en el Ariane 5. La segunda etapa, por su parte, está equipada con un motor Vinci de nuevo diseño, capaz de producir 180 kN de empuje en una aspiradora.
Ariane 6 está configurado para volar con un solo par o dos pares de propulsores de cohetes sólidos P120C, que producen un porcentaje importante del empuje total en el despegue. Cada propulsor contiene 142 toneladas de propulsor sólido y puede generar hasta 4.650 kN de empuje.
La capacidad de carga del Ariane 6 varía según la configuración de vuelo utilizada. La versión Ariane 62 que utiliza dos propulsores es capaz de transportar hasta 10.350 kg a la órbita terrestre baja (LEO) y 4.500 kg a la órbita de transferencia geoestacionaria (GTO), mientras que la variante Ariane 64 con cuatro propulsores puede colocar hasta 21.500 kg en órbita baja. Órbita terrestre (LEO). y 11.500 kg en GTO.
«El lanzamiento del Ariane 6 y la restauración del acceso de Europa al espacio son una prioridad absoluta para la ESA a la hora de reanudar los lanzamientos regulares de cohetes desde el puerto espacial europeo», afirmó el director general de la ESA, Josef Aschbacher. “Juntar las etapas del cohete en la plataforma de lanzamiento marca el inicio de una campaña de lanzamiento y muestra que ya casi llegamos; Pronto veremos esta belleza elevarse hacia el cielo.
El siguiente paso en la campaña inicial del Ariane 6 es acoplar los propulsores P120C al núcleo central, actuando como mecanismo de soporte para la pila de lanzamiento. Una vez ensamblados, los equipos realizarán las conexiones mecánicas y eléctricas necesarias.
Luego, para completar el primer Ariane 6, sólo quedará instalar el carenado con las cargas útiles encapsuladas en su interior. Esto tendrá lugar unas semanas antes de la fecha de lanzamiento prevista.
Estas operaciones de integración de vehículos se llevaron a cabo bajo la jurisdicción primaria de la ESA, con el apoyo de ArianeGroup y la agencia espacial francesa CNES.
«Ver el nuevo lanzador europeo en la plataforma de lanzamiento marca la finalización de años de trabajo en las oficinas de diseño y plantas de producción de ArianeGroup y de todos nuestros socios industriales en Europa», dijo Martin Sion, director ejecutivo de ArianeGroup. “Este evento marca también el inicio de una nueva etapa de la campaña de primeros vuelos, con todos los desafíos y complejidades que esto conlleva. Los miembros de nuestro Space Team Europe están poniendo todo su conocimiento y experiencia para que este primer vuelo sea un completo éxito.
El primer núcleo central de Ariane 6 está a punto de ser integrado. (Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)
Ariane 6 está diseñado para poder lanzar varias configuraciones de misión. Estas podrían variar desde misiones LEO que involucran constelaciones de satélites hasta misiones Galileo de lanzamiento dual en órbita terrestre media (MEO), lanzamiento único y lanzamiento dual de satélites geosincrónicos/geoestacionarios.
Para su primer lanzamiento, Ariane 6 intentará entregar un conjunto de pequeñas cargas útiles y experimentos a LEO para clientes como la ESA, la NASA, universidades europeas y varias empresas comerciales.
Algunas cargas útiles constan de CubeSats, mientras que otras permanecerán unidas a la etapa superior para documentar la misión. Dos cargas útiles regresarán a la Tierra en forma de cápsulas de reentrada, diseñadas para probar nuevos materiales.
Arianespace y la ESA apuntan actualmente a una ventana entre el 15 de junio y el 31 de julio de 2024 para el primer vuelo de Ariane 6.
“El programa Ariane 6 entra ahora en su recta final antes del vuelo inaugural desde el Puerto Espacial Europeo en la Guayana Francesa. La soberanía europea sobre el acceso al espacio vuelve a ser posible gracias al duro trabajo de los equipos de la ESA, ArianeGroup y CNES”, declaró Philippe Baptiste, director general del CNES. “Me gustaría agradecerles y enviarles mis mejores deseos para las etapas finales. ¡Vamos Ariane 6!
(Imagen principal: El primer núcleo central de Ariane 6 se encuentra dentro del edificio móvil del complejo de lanzamiento ELA-4 en Kourou en preparación para su lanzamiento inaugural. Crédito: ESA/ArianeGroup/CNES)
Los científicos se están centrando en detectar sulfuro de dimetilo (DMS) en su atmósfera.
El Telescopio Espacial James Webb (JWST), el telescopio más potente jamás lanzado, está a punto de comenzar una misión de observación crucial en la búsqueda de vida extraterrestre.
Como se informó Los tiempos, El telescopio enfocará un planeta distante que orbita una estrella enana roja, K2-18b, ubicada a 124 años luz de distancia.
K2-18b ha atraído la atención de los científicos debido a su potencial para albergar vida. Se cree que es un mundo cubierto de océanos que es aproximadamente 2,6 veces más grande que la Tierra.
El elemento clave que buscan los científicos es el sulfuro de dimetilo (DMS), un gas con características fascinantes. Según la NASA, en la Tierra el DMS es “producido únicamente por la vida”, principalmente por el fitoplancton marino.
La presencia de DMS en la atmósfera de K2-18b sería un descubrimiento importante, aunque el Dr. Nikku Madhusudhan, astrofísico principal del estudio en Cambridge, advierte contra sacar conclusiones precipitadas. Aunque los datos preliminares del JWST sugieren una alta probabilidad (más del 50%) de la presencia de DMS, se necesitan más análisis. El telescopio pasará ocho horas observando este viernes, seguidas de meses de procesamiento de datos antes de poder encontrar una respuesta definitiva.
La ausencia de un proceso natural, geológico o químico que se sepa que genera DMS en ausencia de vida añade peso al entusiasmo. Sin embargo, incluso si se confirma, la gran distancia de K2-18b presenta un obstáculo tecnológico. Viajando a la velocidad de la nave espacial Voyager (60.000 kilómetros por hora), una sonda tardaría 2,2 millones de años en llegar al planeta.
A pesar de la inmensa distancia, la capacidad del JWST para analizar la composición química de la atmósfera de un planeta mediante el análisis espectral de la luz de las estrellas que se filtra a través de sus nubes proporciona una nueva ventana al potencial de vida más allá de la Tierra. Esta misión tiene el potencial de responder a la antigua pregunta de si estamos realmente solos en el universo.
Las próximas observaciones también pretenden aclarar la existencia de metano y dióxido de carbono en la atmósfera de K2-18b, resolviendo potencialmente el «problema de metano faltante» que ha desconcertado a los científicos durante más de una década. Si bien continúa el trabajo teórico sobre las fuentes no biológicas del gas, se esperan conclusiones definitivas dentro de cuatro a seis meses.
