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

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

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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Los astrónomos creen haber comprendido cómo y cuándo se formó la mancha roja de Júpiter

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Los astrónomos creen haber comprendido cómo y cuándo se formó la mancha roja de Júpiter
Agrandar / Imagen mejorada de Juno de la Gran Mancha Roja de Júpiter en 2018. Probablemente no sea la misma que la observada por Cassini en el siglo XVII.

El planeta Júpiter es particularmente conocido por su Gran Mancha Roja, un vórtice giratorio en la atmósfera del gigante gaseoso que existe desde al menos 1831. Pero cómo se formó y su edad siguen siendo temas de debate. Los astrónomos del siglo XVII, incluidos Giovanni Cassini, también informaron de un punto similar en sus observaciones de Júpiter, al que denominaron «punto permanente». Esto llevó a los científicos a preguntarse si el lugar observado por Cassini era el mismo que vemos hoy. Ahora tenemos la respuesta a esta pregunta: las manchas no son iguales, según un nuevo papel publicado en la revista Geophysical Research Letters.

«A partir de mediciones de tamaños y movimientos, dedujimos que es muy poco probable que la Gran Mancha Roja actual sea la 'Mancha Permanente' observada por Cassini», dijo el coautor Agustín Sánchez-Lavega de la Universidad del País Vasco en Bilbao, España. «La 'Mancha Permanente' probablemente desapareció entre mediados del siglo XVIII y XIX. En este caso, ahora podemos decir que la longevidad de la Mancha Roja supera los 190 años».

El planeta Júpiter era conocido por los astrónomos babilónicos de los siglos VII y VIII a. C., así como por los antiguos astrónomos chinos; Las observaciones de este último darían lugar finalmente al zodíaco chino en el siglo IV a. C., con su ciclo de 12 años basado en la órbita del gigante gaseoso alrededor del Sol. En 1610, ayudado por la aparición de los telescopios, Galileo Galilei observó las cuatro lunas más grandes de Júpiter, reforzando así el modelo heliocéntrico copernicano del sistema solar.

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(a) Pintura de Júpiter de 1711 de Donato Creti que muestra la mancha rojiza permanente.  (b) 2 de noviembre de 1880, dibujo de Júpiter realizado por EL Trouvelot.  (c) 28 de noviembre de 1881, dibujo de TG Elger.
Agrandar / (a) Pintura de Júpiter de 1711 de Donato Creti que muestra la mancha rojiza permanente. (b) 2 de noviembre de 1880, dibujo de Júpiter realizado por EL Trouvelot. (c) 28 de noviembre de 1881, dibujo de TG Elger.

Dominio publico

Es posible que Robert Hooke observara el «punto permanente» ya en 1664, seguido por Cassini un año después y varias otras observaciones hasta 1708. Luego desapareció de los registros astronómicos. Un farmacéutico llamado Heinrich Schwabe hizo el primer dibujo conocido de la mancha roja en 1831, y en 1878 volvió a ser muy prominente en las observaciones de Júpiter, desapareciendo nuevamente en 1883 y principios del siglo XX.

Quizás el lugar no sea el mismo…

¿Pero era ésta la misma mancha permanente que había observado Cassini? Sánchez-Lavega y sus coautores se propusieron responder a esta pregunta, revisando fuentes históricas, incluidas las notas y dibujos de Cassini del siglo XVII, así como observaciones astronómicas más recientes, y cuantificando los resultados. Hicieron una medición año tras año del tamaño, elipticidad, área y movimientos de la Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja, desde los primeros avistamientos registrados hasta el siglo XXI.

El equipo también realizó varias simulaciones numéricas por computadora probando diferentes modelos del comportamiento de los vórtices en la atmósfera de Júpiter, que probablemente sean la causa de la Gran Mancha Roja. Es esencialmente una tormenta anticiclónica masiva y persistente. En uno de los modelos probados por los autores, la mancha se forma después de una gran tormenta. Alternativamente, varios vórtices más pequeños creados por la cizalladura del viento podrían haberse fusionado, o podría haber habido inestabilidad en las corrientes de viento del planeta que dieron como resultado una célula atmosférica alargada y con forma de punto.

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Sánchez-Lavega et al. Llegó a la conclusión de que la Mancha Roja actual probablemente no sea la misma que observaron Cassini y otros en el siglo XVII. Argumentan que la mancha permanente había desaparecido a principios del siglo XVIII y que en el siglo XIX se había formado una nueva mancha, la que vemos hoy, por lo que tiene más de 190 años.

Comparación entre la Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja actual.  (a) Diciembre de 1690. (b) Enero de 1691. (c) 19 de enero de 1672. (d) 10 de agosto de 2023.
Agrandar / Comparación entre la Mancha Permanente y la Gran Mancha Roja actual. (a) Diciembre de 1690. (b) Enero de 1691. (c) 19 de enero de 1672. (d) 10 de agosto de 2023.

Dominio público/Eric Sussenbach

¿Pero tal vez ese sea el caso?

Otros, como el astrónomo Scott Bolton, del Southwest Research Institute de Texas, no están convencidos de esta conclusión. “Lo que creo que podemos ver no es tanto que la tormenta se haya alejado y haya llegado una nueva casi al mismo lugar”, añadió. le dijo a New Scientist. «Sería una gran coincidencia si esto sucediera exactamente en la misma latitud, o incluso en una latitud similar. Podría ser que lo que en realidad estemos observando sea la evolución de la tormenta».

Las simulaciones numéricas excluyeron el modelo de fusión de vórtices para la formación de la mancha; es mucho más probable que esto se deba a que las corrientes de viento producen una capa atmosférica alargada. Además, en 1879 la Mancha Roja medía aproximadamente 24.200 millas (39.000 kilómetros) en su eje más largo y hoy mide aproximadamente 8.700 millas (14.000 kilómetros). Así, en las décadas siguientes, la mancha se redujo y se volvió más redonda. Las observaciones más recientes de la misión Juno también revelaron que la mancha es delgada y poco profunda.

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La cuestión de por qué la Gran Mancha Roja se está reduciendo sigue siendo un tema de debate. El equipo planea realizar más simulaciones destinadas a replicar la dinámica de contracción y predecir si la mancha se estabilizará en un cierto tamaño y permanecerá estable o eventualmente desaparecerá, como probablemente sucedió con la mancha permanente de Cassini.

Cartas de investigación geofísica, 2024. DOI: 10.1029/2024GL108993 (Acerca de los DOI).

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Superficie: lo que se puede comprar por unos 1.250.000 dólares

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Superficie: lo que se puede comprar por unos 1.250.000 dólares

Llegar

O: 24824 Carretera estadounidense 93

Premio: $1.250.000

Qué: Casa de dos dormitorios y dos baños.

Pies cuadrados: 1.300

Ubicada sobre el lago Flathead, esta casa renovada con buen gusto ofrece impresionantes vistas del lago, las montañas Mission y la isla Wild Horse. Disfrute de 113 pies de frente al lago, que incluyen un muelle con estructura de metal, un elevador para botes, una playa privada y un afloramiento de roca natural. La casa también tiene una gran terraza y un balcón. Frontera occidental de Engel & Volkers

Número MLS: 30028614

tenedor grande

O: 740 Wolf Creek Drive.

Premio: $1,295,000

Qué: Casa de tres dormitorios y tres baños.

Pies cuadrados: 3.012

Este retiro abierto durante todo el año está ubicado en 3,14 acres en un entorno privado con 581 pies de frente al río Swan. La casa tiene un plano de planta abierto, techos abovedados y grandes ventanales que ofrecen vistas panorámicas al río. También cuenta con una chimenea rústica de leña y un altillo elevado con una acogedora zona de estar. Glaciar Sotheby's International Realty

Número MLS: 30028172

kalispell

O: 344 Aguas sin gas Lp.

Premio: $1,275,000

Qué: Casa de cinco dormitorios y cinco baños.

Pies cuadrados: 3.840

Esta casa se encuentra en un lote grande con un ambiente campestre y grandes vistas, pero aún está cerca de todas las comodidades de Kalispell. Cuenta con un diseño cómodo y buscado con una nueva cocina gourmet ideal para el entretenimiento. La propiedad cuenta con un muelle privado en el río Stillwater, perfecto para nadar, pasear en bote y pescar. Rével Immobilier

Número MLS: 30026866

kalispell

O: 152 Unidad con vista al río.

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Premio: $1,275,000

Qué: Casa de cuatro dormitorios y cuatro baños.

Pies cuadrados: 5.502

Ubicada en River View Greens, uno de los vecindarios más atractivos en el corazón de Kalispell, esta impresionante casa hecha a medida está ubicada en el octavo tee del campo de golf Buffalo Hill. Cuenta con techos altos, ventanales y una cocina de concepto abierto con encimeras de granito. La casa también incluye dos espacios de oficina y un garaje climatizado para tres coches. RE/MAX Vista al río

Número MLS: 30020184

Romy Caro, agente de PureWest Real Estate, ha sido agente de bienes raíces desde 2004. Su experiencia incluye la venta de propiedades residenciales, terrenos, frente al mar, vacacionales y recreativas. Ya sea que esté listo ahora o simplemente esté considerando tomar decisiones inmobiliarias, comuníquese con Romy al [email protected].

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