Arriba la millor pluja d'estrelles de l'any, i un apropament planetari que no es veia des del segle XVII

Aquest mes de desembre tenim 2 veritables espectacles en el cel nocturn. La que possiblement és la millor pluja d’estrelles de l’any, i l’apropament visual increïble que tindran Júpiter i Saturn.

Parlem primer de la pluja d’estrelles.

Són els Gemínids, com us deia la millor pluja de l’any en termes de densitat, és a dir, de nombre de fugisseres que habitualment es poden observar. A més, enguany coincidirà amb Lluna Nova, de forma que el nostre estimadíssim satèl·lit ens deixarà un cel completament fosc per a que en puguem gaudir al màxim (si la meteorologia i les llums de les ciutats ens ho permeten, és clar).

Com a recordatori, us explico què és exactament una pluja d’estrelles.

Una estrella fugaç (en català també fugissera) és un petit fragment de material que vaga per l’espai i que el nostre planeta escombra amb el seu moviment al llarg de l’òrbita al voltant del Sol. Aquets petit fragment (a penes mil·límetres de mida) entra a l’atmosfera, i per fricció s’incinera a molts quilòmetres d’altura, deixant en el cel un bonic i espectacular traç de llum. És quan exclamem “Ohhhh”, tanquem els ulls, i demanem un desig (que no s’ha d’explicar!).

Doncs bé, anomenem pluges d’estrelles quan aquesta entrada de fragments a l’atmosfera es produeix en grans quantitats. Milers d’objectes que impacten contra la Terra de forma molt concentrada en unes hores (o dies).

Per què es produeix aquesta acumulació de fugisseres? Perquè durant aquelles nits (o hores) la Terra, que no para de circular al voltant del Sol, creua a prop de l’òrbita d’un cometa. Els cometes són objectes poc agregats, que semblen una pila de sorra i pedres desordenades, i que tenen molts components volàtils gelats. Quan s’apropen al Sol, l’escalfor de la nostra estrella fa que aquests components escapin a l’espai arrossegant gran quantitat de pols i petites pedres que segueixen orbitant (és a dir, que ocupen l’òrbita de l’objecte progenitor).

Quan la Terra passa a prop d’una d’aquestes òrbites es troba milers de diminuts fragments, i els escombra, donant lloc a una bonica pluja d’estrelles.

Sens dubte, la més coneguda és la dels Persèids, anomenats popularment com les Llàgrimes de Sant Llorenç. Es tracta d’una pluja molt densa (vol dir, una pluja intensa pel que fa a nombre de fugisseres). El que la fa tant popular, a més, és que es produeix durant les nits d’agost, quan l’observació del cel ve de gust i no representa problemes pel que fa al fred.

Tot i això, els Gemínids acostumen a ser encara més intensos que els Persèids, per bé que les condicions d’observació són més sacrificades.

Potser us estigueu preguntant sobre el nom de les pluges d’estrelles. Persèids o Gemínids fa referència al punt del cel del quan semblen provenir les estrelles fugaces. Anomenem radiant a aquest punt, i bategem la pluja amb el nom de la constel·lació que l’alberga (en el cas anterior, Perseu o Geminis).

Abans us deia que són els cometes els que generen les pluges d’estrelles. Però el cas dels Gemínids és una excepció. Creiem que el pare és un asteroide, anomenat 3200 Phaethon. Un objecte de gran dimensió, uns 6 km. Normalment, els asteroides són molt més compactes que els cometes, i en condicions “normals” no haurien de desprendre la gran quantitat de petits fragments que són necessaris per a provocar una pluja d’estrelles. Però aquest asteroide en concret s’apropa força al Sol, i podria ser que aquest fet facilités la cosa. Sigui com sigui, no ho tenim del tot clar.

Molt bé, però... com gaudir dels Gemínids?

El més important és saber quan. Aquesta pluja d’estrelles ja és activa des de començaments de desembre, però les nits de màxima activitat seran les del 13 i 14 d’aquest mes. De totes maneres, si no podem observar per alguna raó (per exemple, perquè estigui ennuvolat)  podem intentar-ho unes nits abans o després, i segur que en veurem.

L’altra gran pregunta és la direcció cap a on hem de mirar. Jo sempre aconsello posar-s’ho fàcil, i observar la part de cel que més oberta tinguem, on puguem abastar la major part del firmament.

Es necessita paciència. No penseu que és sortir a la terrassa o del cotxe i veure’n un munt. Hi haurem de passar estona, i per aquets motiu és molt important posar-se còmode. Per tal d’evitar mal de coll, us aconsello estirar-vos. Evidentment ben abrigats!

Mentre esperem, podem gaudir del cel estrellat i deixar anar la imaginació, o xerrar amb els nostres acompanyants, allà estirats. I de sobte en veurem una. I potser de seguida una altra.

I el lloc d’observació? Clarament, com a més fosc millor. Idealment, doncs, ens hauríem d’allunyar dels nuclis urbans. Certament, la situació que tenim, de toc de queda, no ajuda. Però la bona notícia és que es fa fosc molt d’hora: a les 7 del vespre ja podem estar observant.

En qualsevol cas, si no ens podem allunyar de les ciutats, al menys intentem pujar a balcons o terrats que deixin per sota l’enllumenat dels carrers. A més, evitem qualsevol font de llum. Vull dir que si l’edifici del costat projecta la seva llum sobre nosaltres, intentem donar-li l’esquena.

Un exercici interessant que us animo a fer és el següent. Quan veieu una fugissera, recordeu el seu traç i mentalment allargueu-lo cap al seu origen. Espereu a la segona, i feu el mateix. Anireu veient com tots els orígens que projecteu mentalment coincidiran en un mateix punt del cel. És justament el radiant que explicava abans. En aquest cas, la constel·lació dels Bessons.

Parlem, ara, del segon espectacle del mes.

Júpiter i Saturn han estat visibles en el nostre cel nocturn durant tot l’estiu i tardor. Ara mateix els tenim, just quan es fa fosc, força baixos sobre l’horitzó sud-oest. Doncs bé, resulta que tots 2 planetes s’estan apropant visualment cada dia que passa. Vull fer èmfasi en el fet que es tracta d’un apropament visual, degut a la perspectiva de visió que tenim des de la Terra.

El màxim apropament es produirà la nit del 21 de desembre. Estaran tan a prop (recordeu, visualment) que no els podrem separar un de l’altre a simple vista. La visió serà força espectacular, amb el resultant d'un punt brillantíssim. Aconsello observar-los forces dies abans (i després), per notar com cada nit es van apropant (o allunyant després del 21).

Si teniu prismàtics o telescopis podreu caçar, en un mateix camp òptic, tots 2 planetes, perfectament separats. Això vol dir que amb un telescopi modest podreu veure, alhora, el disc colorit de Júpiter, els seus principals satèl·lits, el disc de Saturn i els seus anells!

Un apropament tan precís no es produïa des de l’any 1623! Així que es tracta d’un fet extraordinari que no ens podem perdre.

Com deia, haurem d’observar-ho durant les primeres hores del vespre, abans que tots 2 planetes s’amaguin per l’horitzó sud-oest. De forma que el toc de queda no ens ha d’impedir gaudir-ne. A més, en aquest cas tampoc hi ha problema per a observar-los des de la ciutat. Tan sols ens calen finestres o balcons ben orientats. Els 2 planetes brillen tant que la llum urbana no pot amb ells (de totes maneres, com menys llum hi hagi, més bonica serà la visió).

Amb tot això que acabem de veure, no podem pas deixar passar l’ocasió de mirar el cel aquest mes de desembre!

Us previnc, però, que l’observació del firmament provoca addicció. Com més el mires, més aprens, i més ganes tens de contemplar-lo novament. Així que vosaltres mateixos. No digueu que no us he avisat!

 

Arriben Les Llàgrimes de Sant Llorenç 2020. Guia d'observació... i reflexió!

Primer va ser degut al confinament del març. Vaig decidir llançar una iniciativa anomenada “Ciència en confinament”, amb l’objectiu d’oferir continguts gratuïts científics a la gent per a fer un xic més suportable el moment. I la cosa va créixer fins als 42 capítols en directe a través d’internet, amb més de 6.000 assistents en total.

Després ha estat el retorn lent al que eufemísticament anomenem “nova normalitat”. També l’escriptura del proper llibre, sobre les “casualitats” que han fet que tinguem vida.

El final de temporada de “La Terra és plana” dins El Suplement de Catalunya Ràdio ha estat intens, amb capítols que han requerit feina de preparació. Hem completat ja 2 temporades, i hi tornem el proper setembre.

Ah! I les xarxes socials, que cada cop m’estan requerint més temps. En especial, twitter. La veritat és que és fantàstic rebre la quantitat de fotografies del cel i comentaris que m’envieu!

El gran perjudicat amb tot això ha estat el blog. No he tingut gaire temps per escriure nous articles, la veritat.

Així que he decidit que les Llàgrimes de Sant Llorenç bé s’ho mereixien.

Es tracta de la pluja d’estrelles més famosa de totes i la més senzilla d’observar, gràcies a que es produeix en ple mes d’agost. El seu nom tècnic: els Persèids.

L’espectacle ja va de fa dies, ja que és un fenomen que dura setmanes. Però les millors nits, quan més densitat de fugisseres es concentrarà, seran les de l’11 al 12 i del 12 al 13 d’agost.

Enguany coincideix amb Lluna minvant, de forma que tindrem una primera part de la nit sense la llum del nostre estimat satèl·lit. El moment millor per mirar el cel, per tant, serà durant la primera part de la nit, abans no surti la Lluna de matinada.

Cap a on mirar? Fàcil. No cal triar una direcció determinada. Els meteors (traços lluminosos de les estrelles fugaces) poden aparèixer en qualsevol punt del cel. El més òptim és mirar en vertical, ja que d’aquesta manera es pot controlar més superfície de cel. Això sí, haureu d’estirar-vos còmodament o el coll us acabarà adolorit!

I quantes fugisseres veureu? Ah... ja m’agradaria a mi tenir la resposta! Hi ha tants factors que hi prenen part! Per exemple, la qualitat del cel. Evidentment, com és allunyats de les llums dels nuclis urbans, millor. Lògicament, el fet que hi hagi núvols o no també serà un element clau.

La paciència és fonamental! Hi ha molta gent que pensa que es tracta d’aixecar la vista i veure caure les estrelles. Tot i que hi ha alguns registres històrics que indiquen que això ha passat ocasionalment, el més habitual és haver d’esperar estona. És un excel·lent moment per fer-la petar, amb família o amics, mentre es contempla la nit estrellada i la Via Làctia creuant per sobre nostre. I, de sobte, tot d’una creuarà una estrella fugaç que farà que apuntem amb el dit i exclamem la típica “l’heu vista?”. Potser la següent arribarà de seguida, quan encara recordem la primera.

És això. Arriben sense avisar, sovint en ràfegues. Minuts d’espera seguits per moments d’excitació en els que n’apareixen vàries.

Què estem veient? Són diminuts fragments de cometa.

Els cometes, quan s’apropen al Sol, tenen tendència a alliberar pols i petits fragments que queden orbitant. Quan la Terra, en el seu gir al voltant del Sol, creua el pas del cometa, milions de trossets impacten contra la nostra atmosfera, friccionen amb les capes altes, i es desintegren en un bonic flash de llum. Per aquest motiu, les pluges d’estrelles es produeixen, sempre, durant les mateixes nits al llarg de l’any. Justament els moments de creuament amb les òrbites d’alguns cometes (i, en algun cas, asteroides).

En concret, els Persèids, o Llàgrimes de Sant Llorenç, són bocins del cometa Swift-Tuttle, una bèstia d’uns 26 km de dimensió i que està considerat com l’objecte més perillós que coneix la humanitat. Per què? Doncs ho podem deduir de la definició de pluja d’estrelles que acabem de fer. Hem dit que es produeixen quan el nostre planeta creua l’òrbita d’un cometa. Doncs sí, creuem el pas del Swift-Tuttle!

Una reflexió: som vius gràcies als impactes. Els que varen portar l’aigua a la Terra. El que va crear la Lluna (les marees han estat fonamentals pel desenvolupament de la vida). El que va extingir als dinosaures (i al 85% de les espècies vives fa 66 milions d’anys) i va aplanar el camí pels mamífers.

És clar, ara que els humans som aquí ja no hi voldríem jugar més, al joc dels impactes. “Gràcies natura! Gràcies pels impactes que vas enviar i que ens han creat! Però, sisplau, ara ja no en volem més!”. La natura, però, no té pensat escoltar-nos, i el cicle d’impactes seguirà existint al nostre Sistema Solar. Ja no amb la freqüència que tenia quan el Sistema Solar era infant (era un veritable caos d’objectes), però sí de forma periòdica, simplement per probabilitats.

Em referia abans a l'objecte que va impactar fa 66 milions d’anys. Doncs bé, hem estimat que potser tenia entre 10 i 12 km de mida. El Swift-Tuttle en té 26! Com veieu, es tracta d’un veritable esterilitzador de planetes!

Però tranquils, perquè en els propers milers d’anys no hi ha probabilitat d’impacte contra aquest monstre.

Què més veure? Doncs és molt interessant fixar-se amb el recorregut visual dels meteors quan els veiem creuar. Recordeu la trajectòria del primer que caceu. Allargueu mentalment la línia de llum cap enrere. Feu el mateix amb les demés fugisseres, i trobareu que totes elles semblen provenir del mateix punt del cel, que anomenem radiant. Aquell punt és justament el lloc pel qual la Terra està impactant contra el núvol de fragments.

El radiant és el que dóna nom tècnicament a les pluges d’estrelles. Així, Persèids ens indica que el radiant de les Llàgrimes de Sant Llorenç s’ubica visualment en la constel·lació de Perseu.

Mentre esperem, observant el cel, a part de la sempre espectacular Via Làctia veurem un punt molt brillant en el cel, baix sobre l’horitzó sud. Una llum intensa, sense pampallugues. Es tracta del planeta Júpiter. Al seu costat, un xic per sota i més a l’esquerra, albirarem fàcilment una altra llumeta, tot i que més feble i pàl·lida, que pertany al Senyor dels Anells, Saturn.

Finalment, com a recomanació: eviteu llums dels mòbils, i en general qualsevol llum blanca. Necessitem ben dilatada la pupila per a poder captar quantes més fugisseres millor. Cada cop que algú encén el mòbil, la pupila es tanca, i necessitem minuts per  que es torni a habituar a la foscor. Així que es tracta, simplement, de posar-se còmode i gaudir del cel i de l’espectacle de les estrelles fugaces.

Espero que ho pugueu gaudir molt,enguany, que falta que ens fa.

I penseu en la paradoxa. La pluja d’estrelles més famosa, familiar i inspiradora de totes. I és un recordatori de la nostra fragilitat. Cada una de les boniques fugisseres que veurem és un missatge que ens envia la natura, dient-nos que som aquí perquè ella ens hi ha posat, i que aprofitem el regal de la vida, cada segon de la mateixa.

Hi ha moltes coses de les que ens hem de preocupar. Ara tenim entre mans la qüestió de la salut i la recuperació econòmica. No oblidem la gent que es mor ofegada cada any intentant creuar la Mediterrània per accedir a una vida un xic més digne. Ni tampoc el canvi climàtic, la malmesa que estem generant com a llegat pels fills dels nostres fills.

Però estareu d’acord amb mi que malbaratem moltes hores d’aquesta preciosa vida preocupats per altres qüestions molt més banals. Problemes que, quan els poses en perspectiva, no aguanten cap comparativa amb els realment greus i importants.

La natura s’ha pres moltes molèsties per a que avui puguem ser aquí. Tenim un regal, i es diu vida. Desitjo que la contemplació enguany de les Llàgrimes ens ajudi a reflexionar sobre com i amb què hem de gastar les nostres energies i quines altres coses no es mereixen ocupar tant espai a la nostra llista de preocupacions.

Cal que preparem entre tots una bona dosi de solidaritat per a ajudar en la recuperació de la situació actual, i la llum de les fugisseres ens recordarà que som capaços del pitjor, però també del millor.

Que així sigui. Bones Llàgrimes a tothom!

Estar en òrbita és caure sense parar. Així funciona la gravetat.

Fa uns dies vaig publicat al twitter una piulada en la que es veien els astronautes de l'Estació Espacial Internacional jugant a pilota en situació de manca de pes, i en la que aprofitava per explicar que, en realitat, la mal anomenada ingravidesa no existeix.

La piulada va generar moltíssim interès i comentaris, amb dubtes i preguntes. Fins i tot, una de les persones que va contribuir a la conversa em va demanar que ho aclarís en un article, atesa la limitació del Twitter per a poder estendre's massa.

En aquest article intentaré explicar com funciona en realitat la gravetat, i què vol dir exactament estar en òrbita. Ah!... i per què els astronautes estan caient tota l'estona!

Primera part: lectura bàsica per a tots els públics. El Coiot i el Correcamins.

Com tots sabem, la gravetat és aquella "força" que fa que quan saltem tornem a caure al terra, o que, a cada any que passa, ens costi més pujar una escala que baixar-la.

Molts pensadors i científics al llarg de la història han estudiat aquest misteriós component de la natura. Entre els més il·lustres trobem a Galileu, Newton i al mateix Einstein.

Com que vull mantenir aquest article el més simple possible, i que no li faci mandra a ningú llegir-lo, evitaré entrar en les formulacions matemàtiques de la gravetat (de res!).

Anem ara a veure com funciona a la pràctica aquesta persistent gravetat. A tal efecte, podem utilitzar molts models mentals, cadascun d’ells amb els seus avantatges i inconvenients des del punt de vista de facilitar la comprensió de determinats aspectes.

A mi, el que més m’agrada és el que tinc a ma quan visito escoles per parlar d'aquest tema, perquè, com veurem, crec que proporciona una explicació senzilla i molt, molt propera a la realitat.

Emprarem, doncs, 2 voluntaris, en Wile E. Coyote (simplement el coiot pels amics) i el Correcamins (d'acord, d'acord, no em feu recordar la meva edat! Potser alguns dels estudiants que visito no saben qui són aquest personatges... però així aprofitem i també aprenen sobre ells!).

El coiot, desesperat per atrapar al correcamins (que sempre corre més que ell), té una de les seves esbojarrades idees. Es posa un casc al cap, i puja sobre un coet (marca ACME, per suposat). Espera que el seu enemic passi corrent, i llavors encén la metxa.

L'animal (mai millor dit!) surt disparat cap el cel, i descriu la típica paràbola, que el fa assolir una alçada màxima, aturar-se lentament, i iniciar la segona part de la trajectòria de caiguda. Per suposat errant el tret sobre el correcamins i estavellant-se contra el terra. I és tot el que puja, ha de baixar. O no.

Sense caure en el desànim, ho torna a intentar, però aquest cop amb un coet més gran, més potent. Quan es dispara, la trajectòria el porta molt més a munt i molt més enllà, però al final acaba caient igualment (aquest cop, la pinya és també força més notable).

Així, el coiot ho va intentant repetidament, amb petardos cada cop més i més potents. Fins que, tot d'una...

Aquesta vegada, el coet l'ha impulsat tan amunt que la paràbola que descriu, quan torna a caure és llarguíssima. Tan allargada és que segueix perfectament el perfil del planeta, la seva curvatura! Ha aconseguit volar, i ho seguirà fent per sempre, sense caure al terra!

Visualitzeu l'exemple? Una paràbola de caiguda tal que per cada metre que cau, la superfície del planeta s'allunya d'ell un metre degut a la curvatura de la Terra. Mai no arribarà a tocar terra, tot i que està en caiguda lliure constant!

Aquest és el truc de posar-se en òrbita. Estar en òrbita és estar caient tota l'estona, només que en una trajectòria que fa que no arribis mai a tocar el terra.

Així, els astronautes floten quan són a l’espai perquè no fan més que caure. I no noten el seu pes, com tampoc el notes quan caus per una muntanya russa o si et llences des d’un avió (exceptuant que, en aquests 2 casos, també està actuant la resistència de l’aire i són, per tant, exemples aproximats).

Aquest és el motiu pel qual les sensacions que noten els tripulants són tan similars a les que patim a l’estómac quan ens pugem a l’atracció de fira. Ells també es maregen i estan incòmodes. Imagina’t-ho! Tot el sant dia en caiguda! Lògicament estan entrenats, i el cos s’acostuma al cap d’unes hores.

Això també explica els problemes que tenen quan retornen a terra. S’han passat setmanes, mesos, allà dalt, i de sobte tornen a notar el seu pes. Si no han fet exercici, els seus músculs s’hauran afeblit, i els costarà moure’s. Fins i tot els costa respirar, ja que noten una pressió al tòrax. Afortunadament, el cos es savi i en qüestió d’hores (de vegades, dies) ja tornen a la normalitat.

Els missatges clau del model del coiot són 2: que estar en òrbita és caure, i que a pesar del que diguin els guionistes de certs llibres de ficció, allà dalt hi ha gravetat. És clar que sí, perquè si no n’hi hagués no cauries, aniries recte i no existiria res similar a una òrbita.

Segona part: per si vols respostes a algunes preguntes. O com n’és d’ubiqua aquesta gravetat.

En aquesta secció respondré a algunes de les qüestions que, de vegades, generen més confusió.

1. Hem dit que quan un està en òrbita, hi ha gravetat?

I tant que sí! Ho hem vist fa un moment. El coiot cau degut a la gravetat. Només que quan està en òrbita cau sense mai estavellar-se contra el terra.

En general, a l'espai sempre hi ha gravetat. Només en condicions ideals, excepcionalment lluny de qualsevol planeta, estrella, galàxia... podríem considerar que no hi ha gravetat.

Això despista a molta gent, però és molt senzill d'entendre. La Lluna orbita la Terra perquè "nota" la seva atracció gravitatòria. Llavors, com no l'hauria de notar una nau, un coiot, a penes a uns quants centenars de quilòmetres d'alçada, quan la Lluna, que es troba a 385.000 km de distància, la nota perfectament?

Si estàs temptat a contestar que la Lluna la nota perquè és molt més massiva que el coiot, atura't un moment. Podríem canviar perfectament la Lluna per un petit asteroide, de la massa exacte del cànid, i el resultat seria el mateix. L'asteroide-coiot orbitaria la Terra perquè notaria la seva atracció.

I és que la gravetat que nota un cos no depèn de la seva massa.

En qualsevol lloc on no interfereixi  la fricció de l’aire, una ploma i un martell, deixats anar des de la mateixa alçada, tocaran terra al mateix temps. Experiment, per cert, practicat per Galileu amb boles metàl·liques de massa diferent (les boles permeten més o menys obviar el problema de l’aire). I experiment replicat exactament per la tripulació de l’Apollo 15, davant les càmeres, a la superfície de la Lluna (el martell i la ploma de falcó varen quedar abandonats allà).

2. Si la gravetat no depèn de la teva massa, vol dir que siguis nau petita o enorme orbitaràs la Terra a la mateixa velocitat si ets a la mateixa alçada?

La resposta és un sí rotund.

Com bé diu l’enunciat de la pregunta, si la gravetat, que en realitat funciona com una acceleració, no depèn de si la nau és gran o petita, aquesta viatjarà en la seva òrbita a una velocitat concreta que només dependrà de l’alçada d’aquesta òrbita.

L’Estació Espacial Internacional triga, aproximadament, uns 90 minuts en donar un tomb sencer al planeta. Doncs bé, qualsevol altre objecte, fins i tot un petit cargol, trigarà el mateix si orbita a la mateixa alçada.

Aquest principi el podem aplicar a qualsevol òrbita, no només la terrestre. Per exemple, les òrbites dels planetes al voltant del Sol. Mercuri orbita en 88 dies al Sol, no perquè es digui Mercuri, o sigui petit, calent i sense atmosfera, ... sinó perquè ho fa a uns 58 milions de km de l’estrella. Júpiter situat en el lloc que ocupa Mercuri orbitaria també en 88 dies.

3. Què vol dir realment que els astronautes no noten el seu pes?

Com hem vist amb l'exemple del coiot, els astronautes que estan en òrbita al voltant de la Terra estan caient constantment, atrets per la gravetat de la Terra. Els ha desaparegut el pes mentre cauen, com tu deixaries de pesar mentre caiguessis dins un pou.

Els anglosaxons tenen una paraula genial per a referir-s'hi. En diuen "weightless", literalment manca de pes. Aquest terme evita haver d’emprar la paraula ingravidesa, que com hem vist a la pregunta anterior és irreal.

El pes apareix en el moment en què col·loquem un obstacle que impedeix que aquesta caiguda segueixi. A la superfície del planeta, tenim pes perquè toquem a terra, i la pròpia superfície actua com a resistència que fa que no ens enfonsem. És llavors quan notem el pes, que no és més que la força amb què la gravetat de la Terra ens atrau. Però si desaparegués la superfície, cauríem i deixaríem de notar això que anomenem pes.

Una balança dins la nostra nau en òrbita no ens marcarà lectura alguna si ens hi posem a sobre. No és fantàstic? Perquè la balança està caient com nosaltres, i no hi ha res que s’interposi entre nosaltres (i la balança) i la Terra.

Per cert... això fa que es necessiti un instrument especial per pesar els astronautes en òrbita, cosa molt important de fer si es vol anar seguint els efectes de l’espai en el cos humà. Ho fan amb un dispositiu que els impulsa mitjançant una molla i calcula quan temps triguen en recórrer un metre.

4. Quina és la gravetat que noten els astronautes a l'Estació Espacial Internacional?

La nau orbita aproximadament a uns 400 km d'alçada. És molt senzill fer els càlculs. Allà dalt, la gravetat és tan sols un 10% inferior a la que hi ha a la superfície de la Terra. Per tant, segueix sent considerablement intensa.

5.  I què passa quan les naus viatgen fora de l'òrbita terrestre?

En general, viatjar per l'espai és sempre estar en òrbita al voltant d'alguna cosa. Simplement perquè, com dèiem, no existeix la condició ideal de manca de gravetat, i sempre hi haurà un objecte (més d’un d’ells, de fet)  que t'atragui.

Quan enviem una nau a Mart, per exemple, aquesta se sotmet, en primer lloc, a l'atracció del nostre planeta, i l'enlairem per a posar-la en òrbita. Després l'impulsem cap a fora de l'òrbita terrestre, donant-li la velocitat justa per a que es pugui escapar de l'atracció de la Terra (en aquest cas, el coiot s'hauria excedit clarament amb la càrrega de pólvora del canó, i sortiria disparat cap a fora del planeta per a no tornar mai més).

Quan s'escapa de l'òrbita terrestre, en realitat entra en una nova òrbita, obligadament. Una al voltant del Sol! Una òrbita que ha estat curosament calculada pels enginyers, amb una forma molt allargada que portarà la nostra nau fins a les immediacions de Mart. Fixem-nos que si no féssim res més, la nau retornaria al llarg d'aquesta gran òrbita heliocèntrica, i es quedaria eternament girant al voltant del Sol. Però com que l'hem calculada molt bé, la nau només recorrerà un braç de l'òrbita, perquè quan arribi prop de Mart li engegarem de nou els coets per a frenar-la i deixar que sigui atrapada per la gravetat del planeta roig. Haurà entrat en una nova òrbita, la marciana.

En resum, un viatge interplanetari és un conjunt de transferències entre diferents òrbites. La qüestió essencial és que sempre s‘està en òrbita, sigui al voltant de la Terra, del Sol o de Mart, i, per tant, sempre s‘està en situació de caiguda lliure, sense pes (excepte quan funcionen els motors per canviar trajectòries, moment en què els tripulants notaran forces actuant sobre el seu cos).

6. Què es necessita per escapar de la Terra?

Doncs com hem vist que intentava el coiot, es necessita impulsar-se a una velocitat tal que s’assoleixi una òrbita sense retorn!

Les òrbites són, habitualment, el·líptiques, tal com en Kepler ens va ensenyar. Però també n’hi ha parabòliques o hiperbòliques, que vindrien a ser unes òrbites en forma de U oberta, és a dir sense retorn.

Com que ara ja sabem, després de llegir la pregunta anterior, que al final tot va de transferència entre òrbites, aquesta trajectòria d’escapament de la Terra situarà la nau en una òrbita... al voltant del Sol. A no ser que l’haguem impulsat tan extraordinàriament fort que també s’escapi del Sol. I llavors? Doncs l’haurem situat en òrbita al voltant de la galàxia!

En el cas de la Terra, necessitem impulsar un coet a 11,19 km/s per a escapar cap a una òrbita heliocèntrica.

Tercera part: pels que volen saber un xic més. El que pensarien Newton i Einstein de l’exemple del coiot.

Com explicava al començament de l’article, existeixen varis models mentals (i matemàtics) per explicar això de la gravetat. És possible que, en funció de quina formació hagis rebut i de quina sigui la teva especialitat, professió o fins i tot de com siguin els teus records de les classes de física de l’escola, prefereixis un model o un altre. Ja t’avanço, però, que tot i que per camins diferents, els resultats són (quasi) idèntics.

Comencem pel model newtonià. Aquest ens dirà que quan una nau (i tot el seu contingut) està en òrbita, la força de la gravetat es compensa perfectament amb una força que anomenem centrífuga, aquella que notem quan girem una corba amb el cotxe i ens inclinem cap al costat contrari.

A la mecànica newtoniana li encanten les forces, i per aquest motiu ens presenta un model basat en forces. Segons el gran científic britànic, doncs, el coiot flota perquè es compensen 2 forces que tenen sentit contrari, una que l’atrau cap avall, la força de la gravetat, i l’altra que l’estira cap a fora (la centrífuga).

Fixem-nos que, a pesar que es compensen forces, a la nau hi ha gravetat. Faltaria més! Newton ens mataria si ens atrevíssim a dir el contrari, i més després del cop que va rebre al cap quan li va caure la poma! Ell va ser qui ens va explicar que la gravetat és ubiqua. Que allà fora, a l’espai, hi ha gravetat de la Terra, del Sol, de la galàxia (ell encara no sabia el que era una galàxia, és clar).

És interessant notar que aquesta suposada força centrífuga no és tal força, no existeix! És un concepte virtual que ens va bé per a les fórmules, però en realitat no hi ha cap força actuant sobre el passatger d’un cotxe i estirant-lo cap a la dreta quan el vehicle gira una corba a l’esquerra. No, no hi és, no hi ha res estirant.

El que hi ha, Newton de nou ens ho explicava de forma exquisida, és una inèrcia, una tendència a continuar el moviment tal com era. Quan el cotxe comença a girar cap a la l’esquerra, el cos del passatger té tendència a seguir recte, i això és el que el fa colpejar la porta dreta del vehicle que ja s’ha desplaçat lateralment cap l’esquerra.

Com deia, des del punt de vista del càlcul va molt bé “convertir” aquesta inèrcia en l’equivalent a una força, i aquesta és la que anomenem centrífuga.

El model newtonià funciona perfectament, però ens amaga el fons de la qüestió. Ens està dissimulant el tema de la caiguda lliure, i ens condiciona a percebre que estar en òrbita vol dir girar, i que és molt diferent girar que caure. 

En definitiva, crec que al gran Newton li agradaria l’exemple del simpàtic coiot, tot i que després seguís emprant les seves fórmules matemàtiques per tal de calcular exactament a quina velocitat s’hauria de llançar el nostre protagonista per a atrapar el correcamins.

Anem ara a veure què pensaria Einstein de l’exemple del coiot.

Estaria, segur, encantat! Com no podria ser d’altra forma, ja que va ser ell el que ens va inspirar l’exemple! (si no t'ho creus, mira la foto!)

Una de les claus de la relativitat general, que ens explica el funcionament de la gravetat, va ser quan, tot pensant, Einstein se’n va adonar de l’equivalència que té caure lliurement sota la influència d’un camp gravitatori i moure’s acceleradament impulsat per uns motors. Aquest trencador pensament (que he simplificat força) ha rebut el nom del Principi d’Equivalència.

En paraules més entenedores, Einstein ens va dir que una persona, tancada dins un ascensor sense finestres, seria incapaç de distingir si està caient al buit o bé si està sent impulsat cap a munt amb uns coets que li confereixen exactament la mateixa acceleració que la gravetat. Mateixes sensacions, i en tots 2 casos, mateix resultat: el cos del tripulant flotant dins l’ascensor.

Aquest pensament el va portar a desenvolupar un nou model per explicar la gravetat. Un en el que no hi intervenen forces!

El model einstenià ens explica que el teixit de l’espai-temps, com si d’una tela elàstica es tractés, es deforma quan hi col·loquem una massa a sobre (un planeta, un sol, una taula, nosaltres...). I que això és el que anomenem gravetat!

Quan la nostra nau passa a prop de la deformació de la tela, cau en espiral dins el pou, en una imatge que ens és molt senzilla d’imaginar. Si la nau circula a la velocitat apropiada, però, serà capaç de mantenir-se girant, en algun lloc intermedi dins el pou, sense arribar a caure totalment i xocar contra la massa principal que està deformant l’espai. Seria com llançar amb tanta força la bola a la ruleta que gira i gira sense arribar mai a caure pel pendent que la conduiria a la casella guanyadora.

Veiem que es tracta d’un model molt elegant, que ja no es basa en explicar forces i com es compensen entre elles, sinó que simplement ens dibuixa una deformació de l’espai, un concepte molt intuïtiu. I, de nou, emfatitza l’efecte de caiguda. La caiguda a un pou gravitatori.

Degut al principi d’equivalència, el coiot flotarà en òrbita. Perquè els efectes seran exactament iguals als que notaria en el seu cos si en lloc de caure dins el pou gravitatori fos impulsat acceleradament per una nau que fes que els seus peus s’aixequessin del terra de la nau-ascensor.

Part final: uffff. I disculpes.

He escrit més del que pensava quan vaig començar. I és que el tema mereix 18 llibres. Aquí només hem rascat per sobre el gran enigma del funcionament de la gravetat, i ho hem fet aprofitant la curiositat de tots nosaltres per entendre perquè els astronautes floten a l'espai. Ha estat l'excusa.

Disculpes a tothom qui cregui que el text s'ha complicat massa (per aquest motiu, l'he fragmentat en parts que permetin abandonar la lectura sense perdre els punts clau).

També disculpes als que considereu que m'he quedat massa superficial. No pretenia en cap cas fer un tractat sobre la gravetat. És més, l'exercici de simplificació que he intentat segurament m'haurà fet entrar en alguna inconsistència o inexactitud, que en qualsevol cas espero sigui petita.

Espero que el proper cop que veiem com els astronautes fan tombarelles dins la seva nau, recordem que, simplement, estan caient!

Explotarà Betelgeuse properament? Podrem gaudir d'un espectacle únic en el cel?

Darrerament una estrella de color taronja al nostre cel nocturn està donant de què parlar.

Explotarà properament?

Ens sorprendrà i atemorirà, qualsevol d'aquestes nits, amb un sobtat flash de llum equivalent a la mateixa Lluna?

El cert és que Betelgeuse, una súpergegant vermella en la constel·lació d'Orió, ha volgut ser la protagonista. I ho està aconseguint, atraient l'atenció de tots. I de quina manera!

Però més enllà dels rumors i les especulacions, ... què hem d'esperar d'aquest monstre? Què hi ha de cert en tot el que es diu d'aquesta estrella?

En aquest article intentaré posar un xic de llum a la qüestió.

Betelgeuse, com deia abans, és una estrella que hem catalogat com a súpergegant vermella. Aquests astres tenen molta més massa que el Sol (Betelgeuse en deu tenir unes 20 vegades més), i a l'entrar a la seva vellesa s'inflen alhora que la seva superfície es refreda, raó per la qual la seva llum va adquirint un to vermell.

La vida de les estrelles es mesura en milers de milions d'anys, com la del nostre Sol. Però com més gran és una estrella, com més massa té, menys viu. És com si visqués esbojarradament, al límit de les seves possibilitats. I els excessos els acaba pagant.

Qualsevol estrella juga a un joc molt delicat, intentant trobar l'equilibri entre 2 poderoses forces.

Per una banda, tenim a la gravetat. Aquesta força tan persistent intenta col·lapsar l'astre pel seu propi pes. Les ingents quantitats d'hidrogen i heli (els principals components de qualsevol estrella) són comprimides i cauen cap al centre de gravetat, cap el cor de l'estrella.

Poc després que es formi, que neixi, una estrella, la pressió al seu interior ja és immensa, i la temperatura ha anat pujant sense parar. Quan s'assoleixen aproximadament 15 milions de graus, l'estrella inicia el seu mecanisme per a contrarestar a la gravetat: la fusió nuclear.

La fusió nuclear és un procés extraordinari, gràcies al qual nosaltres existim ja que estem formats pels seus subproductes. A 15 milions de graus de temperatura, en el centre d'una estrella similar al Sol, 4 nuclis d'hidrogen (és a dir 4 protons) es combinen per formar un nucli d'heli, generant, en aquest procés, una enorme quantitat d'energia. Part d'aquesta energia s'escapa de l'astre en forma de llum, però bàsicament aquest motor nuclear serveix per a fer front a la gravetat que segueix comprimint el gas cap a dins.

L'estrella pròpiament dita neix en el moment en què arranca la fusió nuclear, a l'aconseguir l'equilibri entre la gravetat i l'energia que desprèn del seu interior.

El ritme de la fusió nuclear és impressionant. El Sol, per exemple, fusiona uns 600 milions de tones d'hidrogen, produint 596 milions de tones d'heli... per segon!!! Aquests 4 milions de tones per segon que falten són els que es converteixen fonamentalment en energia (en la fusió nuclear descrita també es generen grans quantitats de neutrins i positrons).

L'estrella va consumint l'hidrogen en el seu interior amb el pas dels anys. El Sol porta fusionant hidrogen uns 4.600 milions d'anys, i ho podrà seguir fent uns 4.500 milions més.

Però les estrelles més grans no tenen tanta sort.

La fusió nuclear en una estrella amb força més massa que el Sol funciona un xic diferent del que he explicat. El combustible i el producte resultant són els mateixos: hidrogen i heli, respectivament, però el procés utilitza nuclis de carboni, nitrogen i oxigen com a facilitadors de la fusió, a 17 milions de graus (és el cicle que anomenem CNO).

En pocs milions d'anys, una estrella funcionant amb el cicle CNO esgota l'hidrogen en el seu nucli. En aquell instant, s'inicien tot un seguit de transformacions que venen a ser una cursa cap al precipici.

La gravetat no deix de pressionar i comprimir el gas cap al centre, i allà es dispara la temperatura. Amb el seu augment, s'engeguen noves reaccions de fusió nuclear, cada una d'elles més complexa i efímera que l'anterior, en un intent d'aturar a la gravetat.

L'heli es fusiona per formar carboni a 100 milions de graus. Després s'obté neó, i més tard oxigen. I és així com la cadena de fusions va esgotant combustible rere combustible, cada cop més ràpid i a més temperatura.

Per a que ens fem una idea, una estrella massiva consumeix tot l'hidrogen del seu nucli en uns quants milions d'anys (normalment desenes). Acaba amb l'heli en mig milió d'anys més. La fusió del carboni dura només uns 600 anys, i la del neó tan sols 1 any. 6 mesos més, i s'ha acabat l'oxigen.

En aquells moments, l'estrella ja és una súpergegant vermella. Vista des de l'interior cap a fora, està composada per capes de ceba, cada una d'elles generant energia mitjançant una de les reaccions descrites (la fusió de l'oxigen al nucli, la del neó a la capa següent, etc.). Les regions més externes de l'astre, com a resultat d'aquesta cadena de reaccions nuclears, cada una d'elles més potent i externa, s'han inflat i separat de la resta. A l'inflar-se, les capes externes s'han refredat i el to de la llum ha virat cap el vermell.

En un intent suïcida per sobreviure, a 3 mil milions de graus de temperatura, l'estrella inicia la fusió del silici, un procés que dura 1 dia!!!!! És increïble, oi? Costa d'imaginar que una bèstia molt més massiva que el Sol, i acostumats a mesurar durades astronòmiques en milions d'anys, consumeixi el seu darrer aliment en 24 hores.

La fusió del silici ha generat ferro, el nucli més estable de la natura. I degut a aquesta estabilitat, la fusió del ferro ja no genera energia, sinó que en consumeix. És llavors quan es produeix el cataclisme.

La pressió i temperatura a l'interior ha crescut tant que el ferro comença a fusionar-se. Tot de sobte, desapareix energia del sistema, i la gravetat es torna boja. Ha guanyat la partida. En qüestió de dècimes de segon, i a velocitats que són fraccions de les de la llum, l'estrella es desploma, es col·lapsa caient sobre ella mateixa, sense res que ho pugui aturar.

En el centre s'assoleixen, en un sospir, pressions i densitats inimaginables. I és en mig d'aquest cataclisme que neixen els 2 objectes més enigmàtics i fascinants de l'univers. Segons quina massa tingui l'estrella moribunda, allà es forma una estrella de neutrons o un forat negre. Dos objectes súper densos, que actuen de paret contra la caiguda de la resta de l'estrella.

Allò és com el xoc d'un tren a alta velocitat contra una paret que resisteix. La major part de la massa de l'estrella, desplomant-se a ritmes propers als de la llum, es topa contra la bèstia recent nascuda, i rebota.

És el que anomenem supernova de tipus IIb o gravitatòria. L'estrella és destrossada en un instant, quan les capes de material de l'astre surten disparades cap a fora en aquest rebot gegantí. Les temperatures assoleixen valors de bilions de graus, i és en aquest caldo que es cuinen, en segons, pràcticament tots els elements químics de la natura.

Per uns moments, l'estrella que mor allibera una quantitat d'energia que és equivalent a la suma de l'energia generada per totes les estrelles de la galàxia que la conté! El flash es pot captar a milers de milions d'anys llum de distància!

Aquest és el relat simplificat i al·lucinant de la mort d'una estrella massiva. I ara ens podem preguntar... en quina fase del cicle de vida es troba Betelgeuse?

No podem estar segurs, però creiem que, esgotat l'hidrogen en el seu cor, es troba ara fusionant heli. Per tant, tic-tac tic-tac... podrien quedar-li, de vida, uns pocs centenars de milers d'anys.

O menys, en funció, lògicament, de quan faci que va iniciar la fusió de l'heli. I encara seria molt menys si ja hagués iniciat la fusió del carboni.

Betlegeuse es troba enormement inflada. Si la poséssim al lloc que ocupa el Sol, l'òrbita de Júpiter quedaria dins de l'estrella!

Què més sabem de Betelgeuse? Doncs que la intensitat de la seva llum és variable. Ha estat oscil·lant des que l'observem, possiblement degut a processos temporals en la seva superfície (alguns autors indiquen que fins i tot podria ser degut a una companya no descoberta, que podria ser una estrella de neutrons o una nana blanca).

Molt bé. I ara veiem què està passant. Perquè tota aquesta expectació.

Des de finals de l'any passat, la llum de Betelgeuse s'ha afeblit molt notablement. Certament, força més que els mínims de llum més recents. Aquest afebliment és tan clar que és fàcilment notable, a ull nu, per qualsevol que estigui acostumat a observar el cel nocturn (la gràfica següent ha estat generada per l'Associació Americana d'Observadors d'Estrelles Variables).

Aquest fet, juntament amb tot el que he explicat anteriorment, és a dir, el destí que li espera, ha convertit Betelgeuse en el centre de les mirades (mai més ben dit) i de les especulacions. Estarà a punt de morir com a supernova? I si ho fa, com la veurem, i quines conseqüències tindrà per nosaltres?

Aquí hi ha moltes coses a tenir en compte.

La primera és que, com hem vist, que "estigui a punt d'explotar" pot voler dir demà o d'aquí a 50.000 anys. La probabilitat que ho faci dins la finestra temporal de la nostra vida és molt petita. Però existeix, és clar.

La segona és que no entenem el perquè de la variabilitat de la lluentor de Betelgeuse, de forma que tampoc sabem explicar aquest afebliment tan notable que està presentant darrerament. La causa podria no estar directament relacionada amb la proximitat de la seva mort.

Un altre factor que genera gran interès, però alhora confusió, és quan es considera la seva distància. Betelgeuse es troba a uns 640 anys llum de nosaltres. Si ho pensem bé, això vol dir que, en qualsevol cas, estem veient aquesta estrella com era fa un xic més de 600 anys. La cosa és que podria haver explotat ja, diuen alguns. I la resposta és, sí, evidentment. Però aquest fet no ens modifica res del relat. No per aquest motiu sabem res més del que ara sabem. En altres paraules, com res pot viatjar més ràpid que la llum, ens és igual el que l'estrella hagi o no hagi fet. Tot el que podem aspirar a observar és la llum que ara rebem, de forma que, a tots els efectes i pel que estem parlant, és com si l'estiguéssim veient en directe.

Aquesta distància tan considerable fa, per cert, que quan Betelgeuse es converteixi en supernova no haguem de patir. Una supernova molt més propera seria, certament, una amenaça, que podria arribar fins i tot a esterilitzar de vida la Terra. Però no és el cas de Betelgeuse.

El que sí que es convertirà és en un gran espectacle visual! La llum de la supernova brillarà potentíssima en el cel, de forma que probablement es podrà observar fins i tot a ple dia. I de nit, pot ser que la intensitat de llum pugui ser comparable a la de la Lluna plena! Aquest espectacle de llum durarà setmanes, i s'anirà afeblint durant els mesos següents fins que Betelgeuse desaparegui completament dels nostres cels per sempre més, deixant al gran caçador Orió sense una de les seves espatlles.

Una altra qüestió interessant és si tindrem avís previ,  quelcom que ens posi en guàrdia. I la resposta és que potser sí.

Amb sort, podríem detectar neutrins provinents del cataclisme, potser hores abans no arribés la llum de la supernova.

Com pot ser, això? Si hem dit que res no pot anar més ràpid que la llum! L'explicació rau en el fet que la supernova queda envoltada per les restes de l'estrella, capes de material que s'expandeixen, expulsades pel col·lapse. Inicialment, aquestes capes són tan denses que fan que la llum reboti constantment, i perdi temps en poder escapar de l'embolcall.

Per contra, els neutrins, partícules elementals sense a penes massa, són capaces de traspassar com si res qualsevol cosa, mentre viatgen un xic per sota de la velocitat de la llum. I una supernova emet quantitats immenses de neutrins, tants que es calcula que la  major part de l'energia de l'explosió és dissipada justament pels neutrins, no pas per la llum que es genera!

La detecció de neutrins, és clar, és complicadíssima. Per la mateixa raó que ho travessen tot, també creuen els nostres detectors com a fantasmes, mentre surten per l'altre cantó de la Terra com si res i segueixen el seu camí etern per l'espai. Afortunadament, però, disposem actualment de detectors que poden capturar algun dels trilions de neutrins que els travessen. Com per casualitat, de tant en tant un neutrí té la idea de xocar contra un àtom i es deix detectar, mentre tots els demés creuen a tota velocitat entre la matèria sense topar amb ella.

No és, però, segur que a més de 600 anys llum de distància puguem arribar a detectar aquests neutrins. No pas perquè s'afebleixin o es cansin. Sinó perquè òbviament, com més lluny ens trobem menor és la seva densitat, ja que s'han de distribuir per un volum major d'espai.

Per tant, amb molta, molta sort podríem rebre, en els nostres detectors, un petit avís previ. La captura d'uns pocs neutrins provinents de la supernova. Llavors tindríem el senyal que dispararia les alarmes.

L'interès de la comunitat científica és molt gran, ja que no observem una supernova a la nostra galàxia des del segle XVII. A pesar que estimem que, per terme mig, en una galàxia típica es produeix una supernova (d'aquest tipus que hem descrit, o d'altres) un cop per any, el fet que estiguem precisament ubicats dins la Via Làctia ens perjudica l'observació. El pla galàctic, ple de pols i estructures nebuloses, ens amaga el que passa a gran part de la galàxia. Per aquesta raó, ens és enormement més senzill detectar i estudiar supernoves en altres galàxies que a la nostra.

Així que tothom està esperant i desitjant.

Sí, desitjant per a poder gaudir de l'espectacle únic. També per poder estudiar-lo. Científics i no científics mirant el cel, mentre el cap et diu que no, que les probabilitats són ínfimes i que no cal que t'il·lusionis, però sense poder apartar la vista, només per si un cas. Només per a somiar.

Qui digui que sap el que passarà, evidentment menteix. L'equació està plantejada: ens trobem amb una estrella massiva en els darrers instants de la seva vida, que acabarà explotant com a supernova, i que just ara ens està donant uns senyals enigmàtics fent baixar la seva llum de forma notable. Però ens falten els valors de les incògnites per a obtenir el resultat de l'equació anterior: què vol dir "darrers instants"? Quan temps fa que fusiona heli? Ha iniciat la fusió del carboni? Per què Betelgeuse és una estrella de llum variable? Què és el que està fent baixar tant la intensitat de la seva llum en els darrers mesos? Es troben ja en camí els neutrins de l'explosió?

Si en unes setmanes la corba de llum de Betelgeuse es torna a recuperar, com ho ha fet en el passat, la cosa acabarà, de moment, aquí. Quasi ningú no en tornarà a parlar d'aquesta extraordinària estrella gegant.

I potser serà així, de sobte i sense cap avís, com un dia llunyà, o qui sap si més proper del que sospitem, arribarà l'espectacular flash de llum que ens dirà que Betelgeuse, la que va ser una orgullosa estrella més massiva que el Sol, ha mort.