En la visualización de este artista, el objeto parecido a un planeta recientemente descubierto, apodado «Sedna», se muestra donde reside en los límites exteriores del sistema solar conocido. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Utilizando el Telescopio espacial James WebbLos astrónomos han observado tres planetas enanos en el cinturón de Kuiper, descubriendo hidrocarburos ligeros y moléculas complejas. Estos descubrimientos mejoran nuestra comprensión de los objetos en el Sistema Solar exterior y resaltan las capacidades de JWST en la exploración espacial.
EL cinturón de Kuiper, la vasta región en el borde de nuestro sistema solar poblada por innumerables objetos helados, es un tesoro escondido de descubrimientos científicos. La detección y caracterización de Objetos del cinturón de Kuiper (KBO), a veces llamado Objetos transneptunianos (Nuevo Mundo), condujo a una nueva comprensión de la historia del sistema solar. La disposición de los KBO es un indicador de las corrientes gravitacionales que han dado forma al sistema solar y revela una historia dinámica de migraciones planetarias. Desde finales del siglo XX, los científicos han querido observar más de cerca los KBO para aprender más sobre sus órbitas y composición.
Observaciones desde el telescopio espacial James Webb
El estudio de los cuerpos del sistema solar exterior es uno de los muchos objetivos del Telescopio Espacial James Webb (JWST). Uso de los datos obtenidos por Webb espectrómetro de infrarrojo cercano (NIRSpec), un equipo internacional de astrónomos observó tres planetas enanos en el Cinturón de Kuiper: Sedna, Gonggong y Quaoar. Estas observaciones revelaron varias cosas interesantes sobre sus respectivas órbitas y composición, incluidos hidrocarburos ligeros y moléculas orgánicas complejas que se cree que son producto de la irradiación de metano.
Desde su último sobrevuelo del objeto Arrokoth del cinturón de Kuiper, la misión New Horizons ha explorado objetos del cinturón de Kuiper y realizado observaciones heliosféricas y astrofísicas. Crédito: NASA/JHUAPL/SwRI//Roman Tkachenko
Historia de la exploración del cinturón de Kuiper
A pesar de todos los avances en astronomía y exploradores robóticos, lo que sabemos sobre la región Transneptuniana y el Cinturón de Kuiper aún es limitado. Hasta la fecha, la única misión de estudio Urano, Neptunoy sus principales satélites eran los Viajero 2 misión, que sobrevoló estos gigantes de hielo en 1986 y 1989, respectivamente. Además, el Nuevos horizontes la misión fue la primera nave espacial en estudiar Plutón y sus satélites (en julio de 2015) y el único que encontró un objeto en el Cinturón de Kuiper, ocurrido el 1 de enero de 2019, mientras sobrevolaba el KBO conocido como Arrokoth.
Las expectativas de los astrónomos sobre el JWST
Ésta es una de las muchas razones por las que los astrónomos esperan con impaciencia el lanzamiento del JWST. Además de estudiar exoplanetas y las primeras galaxias del Universo, sus potentes capacidades de obtención de imágenes infrarrojas también se han dirigido hacia nuestro patio trasero, revelando nuevas imágenes de marzo, Júpitery su los satélites más grandes. Para su estudio, Emery y sus colegas consultaron datos del infrarrojo cercano obtenidos por Webb sobre tres planetoides en el Cinturón de Kuiper: Sedna, Gonggong y Quaoar. Estos cuerpos tienen aproximadamente 1.000 km (620 millas) de diámetro, colocándolos en la zona Designación IAU para planetas enanos.
Información sobre los planetas enanos
Como Emery dijo a Universe Today por correo electrónico, estos cuerpos son particularmente interesantes para los astrónomos debido a sus tamaños, órbitas y composiciones. Otros cuerpos transneptunianos, como Plutón, Eris, Haumea y Makemake, han retenido hielos volátiles en sus superficies (nitrógeno, metano, etc.). La única excepción es Haumea, que perdió sus volátiles durante un gran impacto (aparentemente). Como dijo Emery, querían ver si Sedna, Gonggong y Quaoar también tenían volátiles similares en sus superficies:
“Trabajos anteriores han demostrado que pueden ser capaces de hacer esto. Aunque todos tienen tamaños más o menos similares, sus órbitas son distintas. Sedna es un objeto interno de la Nube de Oort con un perihelio de 76 AU y un afelio de casi 1000 AU, Gonggong también está en una órbita muy elíptica, con un perihelio de 33 AU y un afelio de unas 100 AU, y Quaoar está en una órbita relativamente circular cercana a las 43 AU. AU. Estas órbitas colocan los cuerpos en diferentes regímenes de temperatura y ambientes de irradiación (Sedna, por ejemplo, pasa la mayor parte de su tiempo fuera de la heliosfera del Sol). Queríamos estudiar cómo estas diferentes órbitas podrían afectar a las superficies. También hay otros hielos interesantes y materiales orgánicos complejos en la superficie.
Imágenes de una de las dos observaciones de la red PRISM de Sedna, Gonggong y Quaoar. Crédito: Emery, JP et al. (2023)
Utilizando datos del instrumento NIRSpec de Webb, el equipo observó los tres cuerpos en modo prisma de baja resolución en longitudes de onda que oscilaban entre 0,7 y 5,2 micrómetros (μm), colocándolos a todos en el espectro del infrarrojo cercano. Se realizaron observaciones adicionales en Quaoar de 0,97 a 3,16 µm utilizando rejillas de resolución media diez veces la resolución espectral. Los espectros resultantes revelaron algunas cosas interesantes sobre estos TNO y las composiciones de las superficies, dijo Emery:
“Encontramos etano (C2H6) en abundancia en los tres cuerpos, particularmente en Sedna. Sedna también presenta acetileno (C2H2) y etileno (C2H4). Las abundancias se correlacionan con la órbita (la mayor en Sedna, la menor en Gonggong, la menor en Quaoar), lo que es consistente con las temperaturas relativas y los ambientes de irradiación. Estas moléculas son productos de la irradiación directa de metano (CH4). Si el etano (u otros) hubieran estado presentes en las superficies durante mucho tiempo, la irradiación las habría transformado en moléculas aún más complejas. Tal como todavía los vemos, sospechamos que el metano (CH4) debe reponerse con bastante regularidad en las superficies”.
Estos resultados son consistentes con los presentados en dos estudios recientes dirigidos por el Dr. Will Grundy, astrónomo del Observatorio Lowell y co-investigador del Observatorio de la NASA. Nuevos horizontes misión, y Chris Glein, científico planetario y geoquímico de SwRI. Para ambos estudios, Grundy, Glien y sus colegas midieron las proporciones de deuterio a hidrógeno (D/H) en metano en Eris y Makemake y concluyeron que el metano no era primordial. En cambio, argumentan que las proporciones resultan del procesamiento del metano en sus interiores y su liberación a la superficie.
«Creemos que lo mismo podría aplicarse a Sedna, Gonggong y Quaoar», dijo Emery. “También vemos que los espectros de Sedna, Gonggong y Quaoar son distintos de los de los KBO más pequeños. Hubo discusiones en dos conferencias recientes que mostraron datos JWST de pequeños KBO agrupados en tres grupos, ninguno de los cuales se parece a Sedna, Gonggong y Quaoar. Este resultado es consistente con el hecho de que nuestros tres cuerpos más grandes tienen historias geotérmicas diferentes.
Comparación entre los ocho TNO más grandes con la Tierra (todos a escala). Crédito: NASA/Léxico
Implicaciones de los resultados.
Estos hallazgos podrían tener implicaciones significativas para el estudio de KBO, TNO y otros objetos en el sistema solar exterior. Esto incluye nueva información sobre la formación de objetos más allá de la línea de congelación en los sistemas planetarios, que se refiere a la línea más allá de la cual se congelan los compuestos volátiles. En nuestro sistema solar, la región transneptuniana corresponde a la línea del nitrógeno, donde los cuerpos retendrán grandes cantidades de sustancias volátiles con puntos de congelación muy bajos (es decir, nitrógeno, metano y amoniaco). Estos hallazgos, dijo Emery, también demuestran qué tipo de procesos evolutivos están en funcionamiento en los cuerpos de esta región:
“La principal implicación podría ser determinar el tamaño al cual los KBO se calentaron lo suficiente para el reprocesamiento interno de los hielos primordiales, tal vez incluso para su diferenciación. También deberíamos poder utilizar estos espectros para comprender mejor el tratamiento de irradiación de la superficie del hielo en el sistema solar exterior. Y estudios futuros también podrán examinar con más detalle la estabilidad volátil y la posibilidad de atmósferas en estos cuerpos en cualquier parte de sus órbitas.
Los resultados de este estudio también resaltan las capacidades del JWST, que ha demostrado su eficacia en numerosas ocasiones desde su puesta en servicio a principios del año pasado. También nos recuerdan que, además de permitir nuevos conocimientos y avances en planetas distantes, galaxias y la estructura a gran escala del Universo, Webb también puede revelar cosas sobre nuestro pequeño rincón del cosmos.
«Los datos del JWST son fantásticos», añadió Emery. “Nos permitieron obtener espectros en longitudes de onda más largas que las que podemos obtener desde el suelo, lo que permitió la detección de estos hielos. A menudo, cuando se observa en un nuevo rango de longitudes de onda, los datos iniciales pueden ser de muy mala calidad. JWST no solo abrió una nueva gama de longitudes de onda, sino que también proporcionó datos de fantástica calidad, sensibles a una variedad de materiales presentes en las superficies del sistema solar exterior.
Adaptado de un artículo publicado originalmente en El universo hoy.
Referencia: “Una historia de tres planetas enanos: hielos y compuestos orgánicos en Sedna, Gonggong y Quaoar de la espectroscopia JWST” por JP Emery, I. Wong, R. Brunetto, JC Cook, N. Pinilla-Alonso, JA Stansberry, BJ Holler , WM Grundy, S. Protopapa, AC Souza-Feliciano, E. Fernández-Valenzuela, JI Lunine y DC Hines, 26 de septiembre de 2023, Astrofísica > Astrofísica terrestre y planetaria. arXiv:2309.15230
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.
