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Experimento de la estación espacial para investigar el origen de los elementos

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Crédito: NASA

El astrónomo Carl Sagan lo dijo bien: «Estamos hechos de materia estelar». Los átomos que componen las sustancias químicas de nuestro cuerpo no son nativos de la Tierra; venían del espacio profundo. El Big Bang creó hidrógeno, helio y algo de litio, pero los átomos más pesados, los esenciales para la vida, provinieron de procesos relacionados con las estrellas.


Los científicos ahora pueden sondear más profundo. ¿Qué tipos de procesos estelares producen qué elementos? ¿Y qué tipos de estrellas están involucradas?

Un nuevo experimento llamado TIGERISS, planeado para la Estación Espacial Internacional, tiene como objetivo averiguarlo. TIGERISS fue elegida como la última misión de los pioneros de la astrofísica de la NASA.

Los pioneros son misiones astrofísicas a pequeña escala que permiten investigaciones innovadoras de fenómenos cósmicos. Pueden incluir experimentos diseñados para volar en pequeños satélites, globos científicos, la estación espacial y cargas útiles que podrían orbitar o aterrizar en la Luna.

A principios de este año, los cuatro conceptos de misión Pioneer anteriores, elegidos en enero de 2021, recibieron luz verde para continuar con la construcción y fueron aprobados para volar a finales de esta década.

«Las misiones Pioneer son una oportunidad invaluable para que los científicos en etapa inicial y media de su carrera realicen investigaciones astrofísicas convincentes, mientras adquieren experiencia real en la construcción de instrumentos espaciales», dijo Mark Clampin, director de la División de Astrofísica en la sede de la NASA en Washington. «Con TIGERISS, los pioneros extienden su alcance a la estación espacial, que ofrece una plataforma única para explorar el universo».

El ojo del tigre

El investigador principal de TIGERISS, Brian Rauch, profesor asociado de investigación de física en la Universidad de Washington en St. Louis, ha estado trabajando en cuestiones de orígenes elementales y partículas de alta energía desde que era estudiante allí. Durante casi tres años en la universidad, Rauch trabajó en un detector de partículas llamado Trans-Iron Galactic Element Recorder, o TIGER. El experimento tuvo su primer vuelo en globo en 1995; Los vuelos en globo de larga duración también lanzaron una versión de TIGER desde la Antártida en 2001 a 2002 y 2003 a 2004.

A medida que Rauch avanzaba en su carrera de investigación, ayudó a TIGER a evolucionar hacia el SuperTIGER más sofisticado. El 8 de diciembre de 2012, SuperTIGER fue lanzado desde la Antártida en su vuelo inaugural, navegando a una altitud promedio de 125,000 pies y estableciendo un nuevo récord para el vuelo científico en globo más largo: 55 días. SuperTIGER también voló durante 32 días desde diciembre de 2019 hasta enero de 2020. El experimento midió la abundancia de elementos de la tabla periódica hasta el bario, número atómico 56.

Experimento de la estación espacial para investigar los orígenes de los elementos

El investigador principal del concepto de la misión TIGERISS Brian Rauch (izquierda) y Richard Bose, ingeniero de investigación senior de la Universidad de Washington en St. Louis, son vistos en la Antártida el 8 de enero de 2019. Estaban en la Antártida para recuperar el experimento SuperTIGER (fondo) después de su vuelo en un globo científico. Crédito: Kaija Webster (ASC)

En la Estación Espacial Internacional, la familia de instrumentos TIGER alcanzará nuevas alturas. Sin la interferencia de la atmósfera terrestre, el experimento TIGERISS realizará mediciones de mayor resolución y capturará partículas pesadas que no serían posibles con un globo científico. Una percha en la estación espacial también permitirá un experimento físico más grande, de 1 metro de ancho, que podría caber en un satélite pequeño, aumentando así el tamaño potencial del detector. Y la experiencia podría durar más de un año, en comparación con menos de dos meses en un vuelo en globo aerostático. Los investigadores esperan poder medir elementos individuales tan pesados ​​como el plomo, número atómico 82.

materia estelar

Todas las estrellas existen en un delicado equilibrio: deben producir suficiente energía para contrarrestar su propia gravedad. Esta energía proviene de la fusión de elementos en otros más pesados, incluidos el carbono, el nitrógeno y el oxígeno, que son importantes para la vida tal como la conocemos. Pero una vez que una estrella gigante intenta fusionar átomos de hierro, la reacción no genera suficiente energía para combatir la gravedad y el núcleo de la estrella colapsa.

Esto desencadena una explosión conocida como supernova, en la que las ondas de choque arrojan todos los elementos pesados ​​que se habían producido en el núcleo de la estrella. La explosión en sí también crea elementos pesados ​​y los acelera casi a la velocidad de la luz, partículas que los científicos llaman «rayos cósmicos».

Pero esa no es la única forma en que se pueden formar los átomos pesados. Cuando un remanente superdenso de una supernova llamada estrella de neutrones choca con otra estrella de neutrones, su fusión cataclísmica también crea elementos pesados.

TIGERISS no podrá señalar colisiones particulares de supernovas o estrellas de neutrones, pero «agregaría contexto sobre cómo estos elementos de rápido movimiento se aceleran y viajan a través de la galaxia», dijo Rauch.

¿En qué medida contribuyen las fusiones de supernovas y estrellas de neutrones a la fabricación de elementos pesados? «Esa es la pregunta más interesante que podemos esperar abordar», dijo Rauch.

«Las mediciones de TIGERISS son fundamentales para comprender cómo nuestra galaxia crea y distribuye la materia», dijo John Krizmanic, investigador principal adjunto de TIGERISS con sede en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

TIGERISS también proporcionará información sobre la abundancia general de rayos cósmicos, que representan un peligro para los astronautas.


Lanzamiento de un telescopio de rayos cósmicos desde la Antártida


Cotizar: Space Station Experiment to Probe the Origins of Elements (30 de agosto de 2022) Obtenido el 30 de agosto de 2022 de https://phys.org/news/2022-08-space-station-probe-elements.html

Este documento está sujeto a derechos de autor. Excepto para el uso justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente a título informativo.

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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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