El concepto de este artista muestra cómo podría verse el exoplaneta WASP-17 b. WASP-17 b, también llamado Ditsö̀, es un gigante gaseoso caliente que orbita su estrella a una distancia de sólo 0,051 AU (alrededor de 4,75 millones de millas, o un octavo de la distancia entre Mercurio y el Sol), completando una revolución completa en aproximadamente 3,7 días terrestres. El sistema está situado en la Vía Láctea, a unos 1.300 años luz de la Tierra, en la constelación de Escorpio. Con un volumen más de siete veces el de Júpiter y una masa inferior a la mitad de la de Júpiter, WASP-17 b es un planeta extremadamente hinchado. Su corto período orbital, su gran tamaño y su atmósfera espesa y extendida lo hacen ideal para la observación mediante espectroscopia de transmisión, que implica medir los efectos de la atmósfera del planeta sobre la luz de las estrellas que lo atraviesa. Crédito: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI)
Copos de “nieve” de sílice llenan el cielo del exoplaneta WASP-17 b, hinchado y en llamas.
Ver uno de los minerales más comunes y familiares de la Tierra rara vez merece titulares. El cuarzo se encuentra en la arena de las playas, piedras de construcción, geodas y joyas en todo el mundo. Se funde para producir vidrio, se refina para fabricar microchips de silicio y se utiliza en relojes para decir la hora.
Entonces, ¿qué tiene de especial el último descubrimiento de NASAEs Telescopio espacial James Webb? Imagínese cristales de cuarzo que aparecen literalmente de la nada. Una niebla de granos brillantes tan pequeños que cabrían 10.000 uno al lado del otro en un cabello humano. Enjambres de nanopartículas vítreas y afiladas deambulan por la atmósfera sofocante de un gigante gaseoso hinchado exoplaneta a miles de kilómetros por hora.
La capacidad única de Webb para medir los efectos extremadamente sutiles de estos cristales en la luz de las estrellas –y desde una distancia de más de siete millones de billones de kilómetros, nada menos– proporciona información crucial sobre la composición de las atmósferas de los exoplanetas y nueva información sobre su clima.
Un espectro de transmisión del exoplaneta gigante gaseoso WASP-17 b capturado por MIRI (Instrumento de infrarrojo medio de Webb) los días 12 y 13 de marzo de 2023, revela la primera evidencia de la presencia de cuarzo (sílice cristalina, SiO2) en las nubes de un exoplaneta. El espectro se creó midiendo el cambio en el brillo de 28 bandas de longitud de onda de luz infrarroja media a medida que el planeta transitaba por su estrella. Webb observó el sistema WASP-17 utilizando el espectrógrafo de baja resolución de MIRI durante casi 10 horas, recopilando más de 1.275 mediciones antes, durante y después del tránsito. Para cada longitud de onda, la cantidad de luz bloqueada por la atmósfera del planeta (círculos blancos) se calculó restando la cantidad que pasó a través de la atmósfera de la cantidad emitida inicialmente por la estrella. La línea violeta continua es el modelo que mejor se adapta a los datos de Webb (MIRI), Hubble y Spitzer. (Los datos de Hubble y Spitzer cubren longitudes de onda de 0,34 a 4,5 micrones y no se muestran en el gráfico). El espectro muestra una característica clara alrededor de 8,6 micrones, que los astrónomos creen que es causada por partículas de sílice que absorben parte de la luz de las estrellas que pasa a través de la superficie. atmósfera. La línea amarilla de puntos muestra cómo se vería esta parte del espectro de transmisión si las nubes en la atmósfera de WASP-17 b no contuvieran SiO2. Esta es la primera vez que se identifica SiO2 en un exoplaneta y la primera vez que se identifica una especie de nube específica en un exoplaneta en tránsito. Créditos: NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford (STScI), David Grant (Universidad de Bristol), Hannah R. Wakeford (Universidad de Bristol), Nikole Lewis (Universidad de Cornell)
El Telescopio Espacial Webb detecta pequeños cristales de cuarzo en nubes gigantes de gas caliente
Los investigadores que utilizan el telescopio espacial James Webb de la NASA han detectado rastros de nanocristales de cuarzo en las nubes de gran altitud de WASP-17 b, un cielo cálido. Júpiter Exoplaneta a 1.300 años luz de la Tierra. La detección, que sólo fue posible con MIRI (Instrumento de infrarrojo medio de Webb), marca la primera vez que la sílice (SiO2) Se han detectado partículas en la atmósfera de un exoplaneta.
“¡Estábamos encantados!” dijo David Grant, investigador de Universidad de Bristol en el Reino Unido y primer autor de un artículo publicado hoy (16 de octubre) en el Cartas de revistas astrofísicas. «Sabíamos por las observaciones del Hubble que en la atmósfera de WASP-17 b debía haber aerosoles (partículas diminutas que forman nubes o neblina), pero no esperábamos que estuvieran hechos de cuarzo».
Los silicatos (minerales ricos en silicio y oxígeno) constituyen la mayor parte de la Tierra y la Luna, así como otros objetos rocosos de nuestro sistema solar, y son extremadamente comunes en toda la galaxia. Pero los granos de silicato detectados previamente en las atmósferas de exoplanetas y enanas marrones parecen estar hechos de silicatos ricos en magnesio como el olivino y el piroxeno, no solo de cuarzo, que es SiO puro.2.
Los resultados de este equipo, que también incluye investigadores del Centro de Investigación Ames de la NASA y del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, brindan un nuevo giro a nuestra comprensión de la formación de nubes y la evolución de los exoplanetas. «Esperábamos ver silicatos de magnesio», dijo la coautora Hannah Wakeford, también de la Universidad de Bristol. «Pero lo que vemos en cambio son probablemente los componentes básicos de estas partículas, las diminutas partículas ‘semillas’ necesarias para formar los granos de silicato más grandes que detectamos en exoplanetas más fríos y enanas marrones».
Detectar variaciones sutiles
Con un volumen más de siete veces el de Júpiter y una masa inferior a la mitad de la de Júpiter, WASP-17 b es uno de los exoplanetas más grandes e hinchados que se conocen. Esto, junto con su corto período orbital de sólo 3,7 días terrestres, hace que el planeta sea ideal para la espectroscopia de transmisión: una técnica que consiste en medir los efectos de filtrado y dispersión de la atmósfera de un planeta sobre la luz de las estrellas.
Webb observó el sistema WASP-17 durante casi 10 horas, recopilando más de 1.275 mediciones de brillo de luz infrarroja media de 5 a 12 micrones mientras el planeta pasaba a través de su estrella. Al restar el brillo de las longitudes de onda de luz individuales que alcanzaron el telescopio cuando el planeta estaba frente a la estrella de las de la propia estrella, el equipo pudo calcular qué parte de cada longitud de onda estaba bloqueada por la atmósfera del planeta.
Lo que apareció fue un «protuberancia» inesperada a 8,6 micrones, una característica que no se esperaría si las nubes estuvieran hechas de silicatos de magnesio u otros aerosoles de alta temperatura como el óxido de aluminio, pero que tiene mucho sentido si están hechas de cuarzo.
Cristales, nubes y vientos.
Aunque es probable que estos cristales tengan una forma similar a los afilados prismas hexagonales que se encuentran en las geodas y almacenes de gemas de la Tierra, cada uno tiene sólo unos 10 nanómetros de diámetro, o una millonésima de centímetro.
«Los datos del Hubble en realidad desempeñaron un papel clave a la hora de limitar el tamaño de estas partículas», explicó el coautor Nikole Lewis, de la Universidad de Cornell, que dirige el programa Webb Guaranteed Time Observation (GTO), diseñado para ayudar a construir una vista tridimensional. de un cielo cálido. La atmósfera de Júpiter. «Sabemos que hay sílice sólo a partir de los datos MIRI de Webb, pero necesitábamos las observaciones visibles e infrarrojas cercanas del Hubble como contexto, para determinar el tamaño de los cristales».
A diferencia de las partículas minerales que se encuentran en las nubes de la Tierra, los cristales de cuarzo detectados en las nubes de WASP-17 b no son arrastrados por una superficie rocosa. Más bien, provienen de la atmósfera misma. “WASP-17 b es extremadamente caliente: alrededor de 2.700 grados Fahrenheit (1500 grados Celsius) – y la presión a la que se forman los cristales de cuarzo en la atmósfera es sólo una milésima parte de la que experimentamos en la superficie de la Tierra”, explicó Grant. “En estas condiciones, se pueden formar cristales sólidos directamente a partir del gas, sin pasar primero por una fase líquida. »
Comprender de qué están hechas las nubes es crucial para comprender el planeta en su conjunto. Los Júpiter calientes como WASP-17 b están formados principalmente de hidrógeno y helio, con pequeñas cantidades de otros gases como vapor de agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). «Si consideramos sólo el oxígeno presente en estos gases y no incluimos todo el oxígeno encerrado en minerales como el cuarzo (SiO2), subestimaremos significativamente la abundancia total”, explicó Wakeford. «Estos hermosos cristales de sílice nos hablan sobre el inventario de diferentes materiales y cómo se combinan para dar forma al medio ambiente de este planeta».
La cantidad exacta de cuarzo y la omnipresencia de las nubes son difíciles de determinar. «Es probable que las nubes estén presentes a lo largo de la transición día/noche (el terminador), que es la región que nuestras observaciones están investigando», dijo Grant. Dado que el planeta está bloqueado por mareas con un lado diurno muy cálido y un lado nocturno más frío, es probable que las nubes circulen alrededor del planeta, pero se vaporicen cuando lleguen al lado diurno más cálido. «Los vientos podrían mover estas diminutas partículas vítreas a miles de kilómetros por hora».
WASP-17 b es uno de los tres planetas objetivo de las búsquedas de Reconocimiento Profundo de Atmósferas de Exoplanetas (DREAMS) del equipo científico del Telescopio JWST, diseñadas para reunir un conjunto completo de observaciones de un representante de cada clase clave de exoplanetas. : un Júpiter caliente, un caliente Neptuno, y un planeta rocoso templado. Las observaciones MIRI del caliente Júpiter WASP-17 b se llevaron a cabo como parte del programa GTO 1353.
Referencia: “JWST-TST DREAMS: Nubes de cuarzo en la atmósfera de WASP-17b” por David Grant, Nikole K. Lewis, Hannah R. Wakeford, Natasha E. Batalha, Ana Glidden, Jayesh Goyal, Elijah Mullens, Ryan J. MacDonald , Erin M. May, Sara Seager, Kevin B. Stevenson, Jeff A. Valenti, Channon Visscher, Lili Alderson, Natalie H. Allen, Caleb I. Cañas, Knicole Colón, Mark Clampin, Néstor Espinoza, Amélie Gressier, Jingcheng Huang, Zifan Lin, Douglas Long, Dana R. Louie, María Peña-Guerrero, Sukrit Ranjan, Kristin S. Sotzen, Daniel Valentine, Jay Anderson, William O. Balmer, Andrea Bellini, Kielan KW Hoch, Jens Kammerer, Mattia Libralato, C. Matt Mountain, Marshall D. Perrin, Laurent Pueyo, Emily Rickman, Isabel Rebollido, Sangmo Tony Sohn, Roeland P. van der Marel y Laura L. Watkins, 16 de octubre de 2023. Cartas de la revista astrofísica.. DOI: 10.3847/2041-8213/acfc3b
El Telescopio Espacial James Webb es el primer observatorio científico espacial del mundo. Webb resuelve los misterios de nuestro sistema solar, mira más allá de los mundos distantes alrededor de otras estrellas y explora las misteriosas estructuras y orígenes de nuestro universo y nuestro lugar en él. Webb es un programa internacional liderado por la NASA con sus socios, la ESA (Agencia Espacial Europea) y la Agencia Espacial Canadiense.
La forma en que pensamos sobre los rayos tiende a ser algo direccional. Desciende del cielo en nítidos chorros eléctricos, el símbolo mismo del poder de la tormenta.
Pero no siempre caen rayos, y los científicos acaban de realizar una primera medición que puede ayudarnos a comprender cómo se forma esta poderosa fuerza de la naturaleza.
En cierto tipo de rayo que cae hacia el cielo, llamado rayo positivo ascendente, un equipo dirigido por el astrofísico Toma Oregel-Chaumont del Instituto Federal Suizo de Tecnología (EPFL) detectó y midió directamente la emisión de rayos x.
Los relámpagos positivos ascendentes son un tipo de relámpagos que comienzan con líderes cargados negativamente en un punto de gran altitud y se elevan gradualmente hacia el cielo para conectarse con una nube de tormenta antes de transferir una carga positiva al suelo. Y la detección de rayos X podría ayudar a mitigar los daños causados por los rayos en todo el mundo.
«A nivel del mar, los rayos ascendentes son raros, pero podrían convertirse en el tipo dominante en altitudes elevadas». Oregel-Chaumont dice. «También pueden ser más dañinos porque durante un destello ascendente, el rayo permanece en contacto con una estructura por más tiempo que durante un destello descendente, dándole más tiempo para transferir la carga eléctrica».
Los rayos X son un conocido acompañamiento de los rayos. Los detectamos en destellos descendentes, de nube a tierra, y en destellos provocados por llamaradas, ambos durante la fase descendente negativa del aguijón líder. Y esto se detectó en la fase pico de relámpagos negativos ascendentes.
Pero según Oregel-Chaumont y su equipo, la detección de rayos X en la fase máxima de cuatro destellos positivos ascendentes que se originan en la Torre Säntis en Suiza es una nueva herramienta para comprender los rayos.
«El mecanismo real por el cual los rayos se inician y propagan sigue siendo un misterio». ellos explican. «La observación de destellos ascendentes desde grandes estructuras como la Torre Säntis permite correlacionar las mediciones de rayos X con otras cantidades medidas simultáneamente, como observaciones por vídeo de alta velocidad y corrientes eléctricas».
La Torre Säntis tiene una ubicación privilegiada para el estudio de los rayos. Diseñada y utilizada como torre de telecomunicaciones y estación de monitoreo meteorológico, la estructura de 124 metros de altura (407 pies) se encuentra en la cima del Monte Säntis de 2.502 metros (8.209 pies) en los Alpes de Appenzell.
Sobresaliendo como un dedo en el cielo, es un objetivo principal para los rayos; de hecho, rayos de electricidad lo alcanzan unas 100 veces al año.
Debido a que es tan alto y tiene una vista clara desde las montañas cercanas, es un lugar excelente para registrar y analizar el comportamiento de los rayos. Los investigadores capturaron sus cuatro destellos ascendentes utilizando cámaras de alta velocidad; Incluso se grabó un destello a una impresionante velocidad de 24.000 fotogramas por segundo.
Estas cámaras permitieron a los investigadores diferenciar entre destellos ascendentes positivos que emiten rayos X y aquellos que no. La emisión de rayos X es muy breve, desaparece en el primer milisegundo después de la formación del líder y se correlaciona con cambios muy rápidos en el campo eléctrico, así como con la velocidad a la que cambia la corriente.
Según los investigadores, esto tiene implicaciones para mitigar el alcance de la destrucción causada por los rayos en las estructuras humanas.
“Como físico, me gusta poder entender la teoría detrás de las observaciones, pero esta información también es importante para entender los rayos desde una perspectiva técnica” Oregel-Chaumont dice.
«Cada vez más estructuras de gran altitud, como turbinas eólicas y aviones, se construyen con materiales compuestos. Estos son menos conductores que metales como el aluminio, por lo que se calientan más, lo que los hace vulnerables a los daños causados por los rayos dirigidos hacia arriba».
Hogar » Hogar » La nave espacial Artemis II Orion de la NASA completa pruebas electromagnéticas en el Centro Espacial Kennedy
Su fuente número uno de noticias espaciales y de la NASA
(NASA) – El viernes 26 de abril, los ingenieros realizaron una serie de pruebas electromagnéticas en la tripulación integrada Orion y el módulo de servicio para la misión Artemis II de la NASA dentro del Edificio de Operaciones y Verificación (O&C) Neil A. Armstrong del Centro Espacial Kennedy de la agencia en Florida.
Durante las pruebas, los ingenieros sometieron la nave espacial a energía electromagnética utilizando guías de ondas, amplificadores y bocinas de antena dentro de una cámara de altitud.
La prueba verifica que todos los sistemas electrónicos de Orion pueden funcionar en sincronización y protege contra posibles fallos de funcionamiento causados por perturbaciones electromagnéticas en el duro y complejo entorno del espacio.
Los ingenieros analizarán los datos recopilados durante las pruebas para garantizar que todos los sistemas de Orion no se vean afectados por la energía electromagnética y que la nave espacial esté lista para llevar a la tripulación a la Luna de forma segura.
El equipo devolvió la nave espacial al ensamblaje final y a las pruebas del sistema, o celda FAST dentro del edificio O&C, después de las pruebas electromagnéticas para seguir trabajando en pruebas de rendimiento adicionales dentro de la cámara de vacío a finales de este verano.
El año que viene, la NASA cree que SpaceX estará lista para conectar dos naves espaciales en órbita para una ambiciosa demostración de reabastecimiento de combustible, una hazaña de ingeniería que pondrá la Luna a su alcance.
SpaceX tiene un contrato con la NASA para proporcionar dos naves espaciales con capacidad humana para los dos primeros aterrizajes de astronautas en la Luna como parte del programa Artemis de la agencia, cuyo objetivo es devolver humanos a la superficie lunar por primera vez desde 1972. de estos aterrizajes, en la misión Artemis III de la NASA, está actualmente previsto para 2026, aunque en general se considera un calendario ambicioso.
El año pasado, la NASA otorgó un contrato a Blue Origin para desarrollar su propio módulo de aterrizaje lunar Blue Moon, brindando a los gerentes de Artemis dos opciones para misiones de seguimiento.
Los diseñadores de ambos módulos de aterrizaje miraban hacia el futuro. Diseñaron Starship y Blue Moon para repostar en el espacio. Esto significa que podrían reutilizarse para múltiples misiones y, en última instancia, podrían aprovechar los propulsores producidos a partir de recursos de la Luna o Marte.
Amit Kshatriya, que dirige el programa «Luna a Marte» en la División de Exploración de la NASA, presentó el plan de SpaceX en una reunión con un comité del Consejo Asesor de la NASA el viernes. Dijo que el programa de prueba Starship está ganando impulso y que el próximo vuelo de prueba desde el sitio de lanzamiento Starbase de SpaceX en el sur de Texas se espera para fines de mayo.
«La producción no es el problema», afirmó Kshatriya. «Están rodando núcleos. Los motores están fluyendo hacia la fábrica. Ese no es el problema. El problema es que hacer lo que están tratando de hacer es un desafío de desarrollo significativo… Tenemos que controlar este problema de transferencia del propulsor. Este es el problema correcto que debemos intentar resolver. Estamos tratando de construir un plan para la exploración del espacio profundo.
Hoja de ruta para repostar
Antes de ir a la Luna, SpaceX y Blue Origin deberán dominar las tecnologías y técnicas necesarias para repostar combustible en el espacio. Actualmente, se espera que SpaceX intente el próximo año la primera demostración de una transferencia de propulsor a gran escala entre dos naves en órbita.
Habrá al menos varios vuelos de prueba más de Starship de aquí a entonces. Durante el último vuelo de prueba de Starship en marzo, SpaceX realizó una transferencia de prueba de propulsor criogénico entre dos tanques dentro del vehículo. Esta transferencia de oxígeno líquido de tanque a tanque fue parte de una demostración financiada por la NASA. Los funcionarios de la agencia dijeron que la demostración permitiría a los ingenieros aprender más sobre cómo se comporta el fluido en un entorno de baja gravedad.
Kshatriya dijo que si bien los ingenieros aún están analizando los resultados de la demostración de transferencia criogénica, la prueba en el vuelo March Starship «fue un éxito en todos los sentidos».
“Este paso quedó atrás”, dijo el viernes. Ahora, SpaceX ofrecerá más vuelos de prueba de Starship. El próximo lanzamiento intentará probar algunas capacidades adicionales que SpaceX no demostró durante el vuelo de prueba de marzo.
Estos incluirán un aterrizaje preciso del propulsor Super Heavy de Starship en el Golfo de México, que es necesario antes de que SpaceX intente aterrizar el propulsor en su plataforma de lanzamiento en Texas. Otro objetivo probablemente será reiniciar un solo motor Raptor en Starship en vuelo, algo que SpaceX no logró durante el vuelo de marzo debido a velocidades de balanceo inesperadas en el vehículo mientras cruzaba el espacio. Realizar un reinicio del motor en órbita, necesario para guiar a Starship hacia un reingreso controlado, es un requisito previo para futuros lanzamientos a una órbita estable y más alta, donde la nave podría holgazanear durante horas, días o semanas para desplegar satélites e intentar repostar combustible. .
A largo plazo, SpaceX quiere acelerar la cadencia de lanzamiento de Starship a muchos vuelos diarios desde múltiples sitios de lanzamiento. Para lograr este objetivo, SpaceX planea recuperar y reutilizar rápidamente naves espaciales y propulsores súper pesados, aprovechando la experiencia del cohete Falcon 9 parcialmente reutilizable. Elon Musk, fundador y director ejecutivo de SpaceX, quiere reutilizar naves y propulsores lo antes posible. A principios de este mes, Musk dijo que era optimista de que SpaceX podría recuperar un propulsor súper pesado en Texas a finales de este año y aterrizar una nave espacial en Texas el próximo año.