Un sensacional anillo de Einstein captado por ALMA


El Mundo

  • El astrónomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenómenos más espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigación, aventuras astronómicas y novedades científicas sobre el Universo analizadas en profundidad.
Esquema de lente gravitacionalNASA/ESA J. Richard (Caltech)

Esquema de lente gravitacional NASA/ESA J. Richard (Caltech)

El radiotelescopio ALMA acaba de captar uno de los casos más perfectos y espectaculares del fenómeno conocido como ‘anillos de Einstein’. La galaxia azulada en el centro de la imagen actúa como una lente gravitacional que amplifica y distorsiona la imagen de otra galaxia rojiza que se encuentra exactamente detrás de la primera, pero muchísimo más lejos. El buen alineamiento entre las dos galaxias hace que la luz de la más distante forme un anillo casi completo en torno a la más próxima.

Un gigantesco telescopio natural

Cuando dos galaxias se encuentran en nuestra misma línea de mirada podemos asistir a uno de los fenómenos más espectaculares de la naturaleza: lo que se denomina una ‘lente gravitacional’.

Esquema de lente gravitacionalNASA/ESA J. Richard (Caltech)

Esquema de lente gravitacionalNASA/ESA J. Richard (Caltech)

Este fenómeno se ilustra en la figura adjunta, en la que la esfera azul representa a la Tierra y la esfera anaranjada a una galaxia cercana que se encuentra bien alineada con la galaxia espiral más lejana. La teoría de la relatividad general de Einstein predice que la galaxia cercana distorsiona las líneas del espacio-tiempo, lo que se representa con la malla amarilla de su entorno. Los rayos de luz emitidos por la galaxia lejana se curvan siguiendo esta malla que los redirige hacia la Tierra.

Los observadores en la Tierra veremos una imagen muy deformada de la galaxia más distante: normalmente unos arcos luminosos en torno a la imagen de la galaxia cercana.

Es un fenómeno similar al que se produce cuando observamos una luz a través del fondo de un vaso con líquido y vemos la imagen deformada de la fuente luminosa. La galaxia más próxima actúa como una lente colosal que redirige los rayos de la luz emitida detrás para crear una imagen distorsionada. Se trata de una especie de gigantesco telescopio proporcionado por la propia naturaleza.

Otra acertada predicción de Einstein

El fenómeno de lente gravitacional fue predicho por el propio Albert Einstein poco después del enunciado de la relatividad general, teoría de la que celebramos en este año su centenario. Por eso las figuras circulares resultantes reciben el nombre de ‘anillos de Einstein’. El gran físico estimaba que se trataba de un fenómeno muy sutil y dudaba de que pudiese llegar un día en que se observarse por lo que, más que una herramienta de trabajo, lo consideró una mera curiosidad.

Sin embargo, gracias al progreso de la observación astronómica se conocen hoy centenares de lentes gravitacionales. Muchas de tales lentes tienen la forma bien circular, aunque casi siempre incompleta, de los anillos de Einstein. Los anillos bien circulares y completos son raros, pues solo se forman cuando las dos galaxias se encuentran exactamente sobre la misma línea de mirada desde la Tierra.

Cuando hay varios objetos en la misma línea de mirada se producen arcos múltiples, más o menos centrados sobre la lente dependiendo del alineamiento relativo. Muchos de estos anillos de Einstein se detectan bien mediante observaciones en radioastronomía.

Una mirada al joven Universo

Entre septiembre y diciembre del año pasado, ALMA estuvo realizando las primeras observaciones con las antenas del interferómetro separadas por distancias de hasta 15 kilómetros. ElMundo.es informó puntualmente sobre estas observaciones pues suponen un alarde tecnológico en el rango de longitudes de onda milimétricas y submilimétricas. Para comparación, hay que tener en cuenta que los demás observatorios de este tipo de ondas tienen sus antenas separadas por distancias menores de 2 kilómetros. Estas grandes líneas de base proporcionan la altísima nitidez que es precisa para obtener la imagen tan detallada de la galaxia SDP.81 que encabeza este artículo y que es la de mayor resolución angular lograda por ALMA hasta la fecha: 23 milésimas de segundo de arco.

Situada a unos 12 mil millones de años luz de distancia, la joven galaxia SDP.81 contiene grandes cantidades de polvo, gas molecular e intensa formación estelar. Su intensa emisión en ondas submilimétricas propició que fuese descubierta por el Observatorio Espacial de Infrarrojos Herschel de la ESA y hace ahora que pueda ser detectada fácilmente por ALMA. En contraste, la galaxia más próxima, que amplifica y distorsiona la luz de la primera, se encuentra a ‘tan solo’ 4 mil millones de años luz y es bien observable en el óptico por el telescopio espacial Hubble.

Realmente ALMA ha producido varias imágenes de SDP.81. La de mayor nitidez se obtuvo observando la emisión de las pequeñas partículas sólidas repartidas por la galaxia. Este polvo se encuentra contenido en grandes nubes de gas molecular constituidas principalmente por hidrógeno, que no es emisor intenso. Otras moléculas de estas nubes, como el dióxido de carbono y el agua, sí que emiten lo suficiente como para poder estudiar su distribución en la galaxia lejana. Debido al tiempo que tarda la luz en llegar desde la remota SDP.81 hasta la Tierra, y gracias al efecto de lente gravitacional, ALMA nos permite observar una galaxia tal y como era cuando el Universo era muy joven, pues apenas tenía el 15% de su edad actual. Resulta muy significativo constatar que el Universo aún tan joven ya poseía grandes cantidades de carbono y agua.

También interesante

  • Los resultados obtenidos por ALMA sobre SDP.81 ya han dado lugar a dos publicaciones científicas que pueden ser consultadas aquí y aquí.
  • La primera lente gravitacional se observó en 1979 cuando los astrónomos Kyongae Chang y Sjur Refsdal midieron variaciones en el brillo de un cuásar lejano producidas por el efecto de las estrellas individuales de una galaxia cercana.
  • El poder de resolución obtenido por ALMA en la observación del anillo polvoriento de SDP.81 (23 milisegundos de arco) es el mismo que sería necesario para, por ejemplo, poder ver el aro de una canasta de baloncesto puesta sobre la torre Eiffel desde lo alto del Empire State Building en Nueva York.

Rafael Bachiller es director del Observatorio Astronómico Nacional (Instituto Geográfico Nacional).

¿Y si la vida tuvo un «origen caliente»?


ABC.es

  • Investigadores estadounidenses han recreado en laboratorio las condiciones en las que se formaron los precursores moleculares del ADN

    NASA Ejemplo de explosión estelar

    NASA
    Ejemplo de explosión estelar

El ADN es sinónimo de vida pero ¿dónde y cómo se originó? Ese es, precisamente, uno de los mayores misterios a los que se enfrenta la Ciencia, y para resolverlo los investigadores han tratado hasta ahora de dar múltiples explicaciones.

Sin embargo, un equipo del Lawrence Berkeley National Lab, del Departamento de Energía de los Estados Unidos, y de la Universidad de Hawaii, acaba de aportar una solución completamente nueva tratando de «recrear» en laboratorio las condiciones en las que pudieron llegar a formarse los precursores moleculares del ADN.

Precursores como son las pequeñas estructuras de carbono en forma de anillo y capaces de atrapar átomos de nitrógeno, componentes clave de las bases nucleicas que, a su vez, constituyen los bloques de construcción de la famosa doble hélice.

Por primera vez, este grupo de investigación ha logrado demostrar que los «puntos calientes» del Universo, como las zonas muy próximas a las estrellas, podrían ser excelentes lugares para la creación de estos anillos moleculares que contienen nitrógeno.

En un artículo recién publicado en Astrophysical Journal, el equipo describe con todo detalle el experimento en el que lograron recrear las condiciones existentes alrededor de estrellas moribundas ricas en carbono y hallaron las «rutas de formación» de estas importantes moléculas.

«Esta es la primera vez -afirma Musahid Ahmed, de la División de Ciencias Químicas del Berkeley Lab- que alguien se fija en una reacción caliente como esta». Y es que no resulta fácil para los átomos de carbono formar anillos que contengan nitrógeno. Este trabajo, sin embargo, muestra la posibilidad de que se produzca una reacción de fase en un gas caliente, algo que Ahmed ha bautizado como «la barbacoa cósmica».

Durante décadas, los astrónomos han apuntado sus telescopios al espacio en busca de estos pequeños anillos dobles de carbono nitrogenado. Pero solo se habían fijado en el espacio interestelar, muy lejos de las zonas más calientes. Y aunque los entornos más próximos a las propias estrellas se consideran desde hace tiempo como candidatos muy probables para la formación de estas importantes moléculas, nadie había pasado mucho tiempo buscando allí los anillos de carbono con nitrógeno.

Para recrear las condiciones reinantes cerca de una estrella, Ahmed y su colaborador, Ralf Kaiser, profesor de Química de la Universidad de Hawaii, junto al resto del equipo, recurrieron al instrumento Advanced Light Source (ALS) del Berkeley Lab.

En ALS, los investigadores utilizaron un dispositivo llamado «boquilla caliente», usado ya con éxito para estudiar la formación de hollín durante una combustión. Pero para este trabajo, la «boquilla caliente» se utilizó para simular las presiones y temperaturas en las cercanías de estrellas ricas en carbono. Para ello, los científicos inyectaron en la «boquilla caliente» un gas hecho de una molécula de carbono que contenía un átomo de nitrógeno y dos moléculas de acetileno.

«Boquilla caliente»

Después, usando la radiación sincrotón del ALS, el equipo observó el gas caliente para ver qué tipo de moléculas se formaban. Y hallaron que la «boquilla caliente», a más de 400 grados centígrados, transformaba el gas inicial en otro más complejo y cuyas moléculas eran las precursoras de las que estaban buscando.

«Existe una barrera energética para que esta reacción se produzca -explica Ahmed-. Pero se puede superar esa barrera tanto cerca de una estrella como en nuestra configuración experimental. Lo cual sugiere que a partir de ahora debemos empezar a buscar esas moléculas mucho más cerca de las estrellas y no en el vacío interestelar».

Los experimentos proporcionan evidencias muy convincentes de que las moléculas generadas pueden sintetizarse con facilidad en estos ambientes tan calurosos y después ser empujadas por los vientos estelares hasta el espacio vacío entre estrellas, donde han sido descubiertas por muchos investigadores.

«Una vez eyectadas al espacio -concluye por su parte Ralf Kaiser- estas moléculas pueden unirse en frías nubes moleculares, y condensarse en nanopartículas interestelares, donde pueden ser procesadas. Y esos procesos pueden llevar a una mayor complejidad, a moléculas relevantes desde el punto de vista biológico, como las nucleobases imprescindibles para la formación del ADN y el ARN».

El Ministerio de Defensa ruso ha desclasificado decenas de informes secretos sobre las unidades que ayudaron a su país a vencer a Hitler


ABC.es

  • El Ministerio de Defensa ruso ha desclasificado decenas de informes secretos sobre las unidades que ayudaron a su país a vencer a Hitler
 Memorial Normandie-Niemen Dos de los pilotos que viajaron hasta la U.R.S.S. para servir a las órdenes de Stalin

Memorial Normandie-Niemen
Dos de los pilotos que viajaron hasta la U.R.S.S. para servir a las órdenes de Stalin

Es innegable que los franceses no lograron resistir la invasión de la «Wehrmacht» (las fuerzas armadas germanas) poco más de un mes y que solicitaron el armisticio a Adolf Hitler tras apenas 46 días de combates. Sin embargo, también es verídico que –durante la Segunda Guerra Mundial- fueron muchos los galos que se alistaron en los grupos de resistencia que se ubicaban dentro y fuera de la región (las «Forces françaises libres» y la «Résistance intérieure française» que dirían por allí) para combatir al nazismo y expulsar a los invasores de su país.

Además de tropas terrestres, entre aquellos que se decidieron a declinar el colaboracionismo del régimen de Vichy (instaurado por Petain una vez que se sacó la bandera «blanc» y se rindió el país) se hallaban también varias unidades de pilotos de combate. Y, a su vez, entre las mismas se encontraba la unidad «Normandie», un grupo de aviadores que decidieron viajar hasta la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas y ponerse allí a las órdenes de Iósif Stalin para enfrentarse a sangre y ametralladora a la «Luftwaffe» (la fuerza aérea del ejército germano).

La «Normandie», desclasificada

Aunque la historia de los valientes de la unidad «Normandie» es conocida desde hace varios años, se ha vuelto a poner de moda gracias a una serie de documentos secretos que ha desclasificado hace pocas jornadas el Ministerio de Defensa de Rusia para celebrar el 70 aniversario de la «Gran Victoria» (la jornada en la que se conmemora la victoria soviética contra los nazis). Concretamente, el gobierno de este país ha publicado multitud de informes sobre la participación de las unidades extrajeras en el Ejército Rojo como combatientes.

Entre los grupos nombrados en los documentos destacan cientos de soldados checoslovacos, rumanos, yugoslavos, húngaros, polacos (con aproximadamente 80.000 voluntarios) y, como no podía ser de otra forma, los franceses. Entre estos últimos se hallan los hombres del regimiento «Normandie», los cuales lucharon desde 1943 hasta 1945 a las órdenes del dictador soviético desde territorio ruso. Su participación fue destacada, pues realizaron más de 5.000 vuelos de combate y destruyeron nada menos que 278 aeroplanos enemigos. Muchos de aquellos hombres, incluso, fueron galardonados con el título de Héroe de la U.R.S.S.

Los documentos son un total de 250 y han sido publicados en una de las páginas oficiales del gobierno ruso. Entre ellos hay órdenes entre oficiales del Ejército Rojo, acuerdos de gobierno entre varias regiones, telegramas o descripciones de combates. Con todo, esta no es la primera vez que los rusos desclasifican una ingente cantidad de documentos oficiales sobre la contienda, pues ya lo hicieron hace algunos años revelando decenas de instantáneas sobre la situación entre la U.R.S.S. y la Alemania nazi antes de la contienda.

Voluntarios al servicio de Stalin

La «Normandie» fue una de las unidades a las que el general De Gaulle (líder de la resistencia francesa exterior desde Gran Bretaña) instó a combatir contra los alemanes –y mano a mano con los aliados- después de que estos tomaran el país en junio de 1940. «Las Fuerzas de la Francia Libre continuaron su lucha contra los alemanes en Egipto, Siria, Líbano, Chad, Libia, las islas del Pacífico por tierra, mar y aire», explican en la página web oficial del museo francés dedicado a la unidad.

Sin embargo, no se pensó en que este grupo de aviadores podría viajar a la U.R.S.S. hasta que Hitler rompió el pacto de no agresión que mantenía con Stalin en junio de 1941 e inició la «Operación Barbarroja» (el asedio del territorio ruso). Así pues, hubo que esperar hasta febrero de 1942 para que el Ejército Rojo aprobase la idea de acoger pilotos galos en sus fronteras. La «Normandie», como así se llamó, fue el tercer grupo de caza de las fuerzas francesas ubicadas en Gran Bretaña y se sumó a los de «Alsace» e «Ile de France».

Así pues, tras extensas negociaciones con la U.R.S.S. la «Normandie» (14 pilotos de combate y 1 de enlace, además de seis decenas en personal de apoyo) se desplazó a 250 kilómetros de Moscú el 2 de diciembre de 1942. «Allí tuvieron que adaptarse a las malas condiciones climáticas. La vida fue muy dura para ellos, que soportaron temperaturas de hasta 30 grados bajo cero sin haberlas sufrido antes. También pasaron escasez de alimentos y adaptarse a volar en condiciones climáticas adversas y de nieve casi constante», se explica desde el memorial francés.

Campañas y glorias

Tras ser aceptados oficialmente por los soviéticos, la «Normandie» participó en su primera campaña a partir del 22 de marzo de 1943. Durante aquellos primeros combates, los pilotos impresionaron, según los documentos oficiales, a la aviación de la U.R.S.S. en las múltiples misiones que llevaron a cabo (entre ellas, la escolta de bombarderos Pe-2 o el simple ataque de posiciones tomadas por la «Luftwaffe»). Y es que, según, parece siempre estaban en vanguardia. No obstante, y a pesar de que sus victorias se fueron acumulando, también lo hicieron sus bajas sufridas, por lo que el 10 de mayo de 1943 tuvieron que ser enviados varios aviadores de refuerzo para suplir a los caídos.

En aquella primera campaña, los pilotos de la «Normandie» lucharon en el frente de Moscú logrando sus cinco primeras victorias y ganando en el mismo número de ocasiones la «Orden de la Guerra Patria». En este período participaron también en la batalla de Smolensk (una ofensiva masiva soviética contra las líneas germanas ubicadas al oeste de la U.R.S.S.) en 116 misiones. A finales de ese mismo año, esta unidad contó con un número de pilotos que difícilmente se igualaría posteriormente (un total de 61).

En esta campaña se destacó, entre otros tantos, el piloto Yves Mahé quien, en 1943, mantuvo un combate aéreo contra tres cazas nazis y, de forma sorprendente, logró escapar tras intercambiar varios disparos contra uno de ellos. Curiosamente, este aviador fue derribado, capturado por los alemanes y condenado a muerte por un tribunal germano (destino que logró eludir tras escaparse). Finalmente, regresó a su país de origen.

Tras un breve descanso, en mayo de 1944 comenzó la segunda campaña de estos aviadores galos, en quienes ya confiaban absolutamente los hombres de Stalin. De hecho, fue por entonces cuando se les dotó con el caza «Yak-3», uno de los mejores aviones soviéticos de la época. El 28 de noviembre de ese mismo año, el mismísimo líder supremo de la U.R.S.S. otorgó a la unidad el sobrenombre de «Niemen» para conmemorar su gran actuación en el cruce de dicho rio por las tropas del Ejército Rojo. Acababa de nacer una leyenda, la «Normandie-Niemen». Sus últimas misiones las realizaron en 1945, año en que los soviéticos iniciaron la reconquista del territorio perdido ante Hitler.

Los pilotos de la «Normandie-Nimen» regresaron a casa con 5.240 misiones realizadas, 273 victorias confirmadas, 36 probables y una ingente cantidad de condecoraciones en su zurrón. A su vez, tuvieron el honor de ser los primeros militares galos en entrar en Alemania.


La «Normandie-Niemen», una unidad de récord