dimecres, d’octubre 18, 2017

La fusió de 2 estrelles de neutrons fa 130 milions d'anys obre la porta a conèixer millor l'univers

El passat 17 d'octubre es va fer públic un dels descobriments més importants de l'astronomia dels darrers temps. L'anunci, fet en roda de premsa oberta per internet, es va produir just 2 mesos després dels esdeveniments que varen conduir a aquest descobriment.

El 17 d'agost es va rebre, de forma quasi simultània als 2 grans detectors d'ones gravitacionals existents, una vibració de l'espai provocada per la fusió de 2 estrelles de neutrons fa uns 130 milions d'anys. Poc després, fins a 17 telescopis arreu del món rebien la llum d'aquest esdeveniment.

Si sou lectors generalistes, sense gaires coneixements científics, potser la descripció que acabo de fer no us dirà res. Deixeu-me, doncs, que intenti explicar on radica la importància del fet.

Tot el que sabem del cosmos, de l'univers, ho sabem gràcies a la llum. Aquesta és el missatger que ens porta informació dels objectes que habiten allà fora, així com dels processos que hi tenen lloc.

Els nostres avantpassats contemplaven el cel amb l'ull nu, l'únic instrument del que disposaven per rebre la llum que emetien les estrelles i els planetes (en aquest cas llum del Sol reflectida). Nosaltres també processem llum quan mirem, embadalits, el firmament. Però des del segle XVII, l'home disposa d'un potent instrument que ha permès tot el desenvolupament de l'astronomia moderna: el telescopi.

Inicialment, i fins fa relativament poc temps, els telescopis observaven de forma similar als nostres ulls. Amb pupil·les molt més grans, recullen llum d'objectes molt llunyans. Llum visible, que els nostres ulls no poden captar perquè no tenen el poder de recol·lecció necessari com per a poder apreciar aquesta radiació tan feble.

Actualment, disposem de telescopis, però, que són capaços de veure llum de la que anomenem no visible. Poden observar rajos gamma, o rajos X, que són les formes de llum més energètiques que existeixen (telescopis fora de l'atmosfera). També tenim instruments que miren en llum infraroja (també fora de l'atmosfera). O en microones (sí, microones, les mateixes que utilitzem a la cuina!). O en ones de ràdio. També formes de llum, però en aquest cas amb menys energia que la llum visible.

I és que el que anomenem llum és un missatger potentíssim. Els objectes de l'univers, i els processos físics i químics que ens expliquen com funcionen aquests objectes, emeten llum, en tota la seva varietat. El Sol, la nostre estrella, per suposat emet llum visible (la que descompon un prisma, del blau al vermell). Però també emet infrarojos (que ens escalfen la cara), o microones, i ones de ràdio. Només que els nostres ulls no han estat fets per veure tots aquests tipus de llum.

Ha estat estudiant el conjunt de totes aquestes emissions de llum que la ciència ha pogut assolir el coneixement actual. Ho hem fet amb telescopis visuals. Amb telescopis de rajos gamma i X. Amb telescopis d'infrarojos. Amb radiotelescopis.

Però, en definitiva, emprant sempre llum.

Fins a que hem començat a descobrir les ones gravitacionals.

Predites per la relativitat general d'Einstein, fa 100 anys, aquestes ones són vibracions de l'espai (temps) que certs esdeveniments provoquen. Normalment per objectes molt massius movent-se ràpida i acceleradament. Vindrien a ser com ones sobre un llac quan hi cau una pedra. I si ens imaginem que l'espai és com una tela elàstica, serien tremolors que es propaguen al llarg de la tela quan boles molt pesades es mouen per sobre.

Les ones gravitacionals no són llum, tot i que viatgen també a la velocitat d'aquesta. Al no ser llum, ens obren una nova finestra per estudiar l'univers. Es converteixen en uns missatgers nous, que ens poden portar informació diferent, complementària. Alguns ho comparem amb el so: si som capaços de detectar ones gravitacionals i estudiar-les, passem de tenir només llum a tenir també "so" (l'exemple del so és una llicència poètica, és clar).


De la mateixa forma que necessitem telescopis que observin llum, les ones gravitacionals requereixen detectors. En aquest cas no en diem telescopis. Són uns equips molt complexos, que bàsicament intenten detectar com les distàncies entre 2 objectes varien subtilment quan ens creua una ona gravitacional. Quan la petita ona sobre el llac fa que la nostra barca es bellugui.

La dificultat, i el que ha fet que fins fa a penes 2 anys no haguem detectat les primeres ones gravitacionals, és que aquestes vibracions són ínfimes, minúscules. Increïblement petites. Sabeu com de petites? Les ones que estem començant a detectar (que serien, per tant, les més fàcils de detectar) variarien la distància que ens separa de l'estrella més propera (que està a 4,2 anys llum de distància, que us recordo que són quasi 40 bilions de quilòmetres) en l'equivalent a... el gruix d'un cabell humà!!! Sí, ho has llegit bé.

És impressionant que tinguem avui aquesta capacitat de detecció. Us podeu imaginar la complexitat dels equips, que lògicament no poden mesurar bilions de quilòmetres, i ho fan sobre distàncies de tan sols alguns quilòmetres (com es veu a la fotografia). En aquestes distàncies, arriben a detectar variacions de l'ordre de la mida d'un protó (més petites que un àtom!). Qualsevol petita vibració de l'entorn, des d'un tremolor de terra, fins al caminar d'una persona, o el pas d'un cotxe quilòmetres lluny, provoca variacions, tremolors, molt i molt més grans. La tecnologia implicada aïlla els detectors de la majoria d'aquestes vibracions, diguem-ne quotidianes. Addicionalment, la utilització de més d'un detector, situats en llocs diferents del planeta, permet facilitar la identificació de senyals autèntics i separar-los de les vibracions mundanals.

Des de la detecció de la primera ona gravitacional, el 14 de setembre de 2015, se n'han pogut identificar 5. Totes elles corresponents als darrers instants de la fusió de forats negres o d'estrelles de neutrons, els objectes més compactes que coneixem.

Orbitant un al voltant de l'altre, parelles de forats negres, o d'estrelles de neutrons, al llarg de milions d'anys es van acostant, fins a que, en un sospir, cauen un sobre l'altre en una espiral boja a velocitats properes a la llum. Són esdeveniments apocalíptics, com cap altre. És la pedra que cau al llac.

La detecció del 17 d'agost correspon a la fusió de 2 estrelles de neutrons, com deia al començament. Més concretament, al darrer minut de la seva existència. Als darrers centenars de voltes abans de fusionar-se. Un esdeveniment que els astrònoms anomenen "kilonova", i que, entre d'altres coses, va fabricar, de cop, enormes quantitats d'or (milers de vegades tota la massa de la Terra!), de platí, o d'urani. Elements químics pesats que troben, a les gegantines temperatures provocades per la kilonova, el laboratori perfecte per ser forjats a partir d'elements més simples.

Però la rellevància de l'anunci, el que el fa extraordinari, és la detecció CONJUNTA d'ones gravitacionals i de llum, per primer cop a la història.

Això es va aconseguir gràcies a les alarmes disparades pels detectors d'ones gravitacionals i a la capacitat que varen tenir de posicionar de forma aproximada al cel l'origen d'aquest cataclisme. En poques hores, multitud de telescopis, emprant totes les formes de llum, miraven en aquesta direcció, i recollien valuosíssima informació.

És com l'exemple que us deia de la llum i del so. Per primer cop, hem observat un esdeveniment a l'univers rebent la seva llum i "escoltant el seu so".

Els articles que s'han sotmès a publicació a prestigioses revistes porten el nom de més de 3.500 científics d'arreu del món, en un esforç col·laboratiu segurament sense precedents.

Es trigarà mesos, si no anys, en analitzar tota la informació recollida. Combinant les observacions de llum (rajos X, visible, infraroja, microones, i ràdio), i ara també la informació proporcionada per les ones gravitacionals enregistrades, podrem entendre millor com funciona aquesta fusió d'estrelles de neutrons, que, de moment, sabem que va succeir fa 130 milions d'anys en una galàxia relativament propera (NGC 4993). També podrem completar el puzle de la formació dels elements químics. Tot i que sabem que som pols d'estrelles, nosaltres i tot el que ens envolta, forjats dins d'aquests astres o en el mateix moment de la seva mort, algunes de les incògnites que quedaven, relatives a les abundàncies que observem a l'univers dels elements més pesats que el ferro, podrien quedar definitivament resoltes.

I això només és el començament. No es tracta ja d'entendre la fusió de les estrelles de neutrons, o la formació dels elements químics pesats, sinó de disposar de la capacitat de rebre, i estudiar, més d'un missatger còsmic. La nostra comprensió dels forats negres, per exemple, podria revolucionar-se en els propers anys.

El premi gran, gran de debò, serà el mateix Big Bang, el moment de creació de l'univers. No ha existit esdeveniment en el nostre cosmos més poderós que aquest, i les vibracions que devia provocar varen ser immenses. Però aquestes enormes ones sobre el llac s'han anat afeblint lentament, i després de 13.800 milions d'anys són ara mateix a penes perceptibles. Però hi són. Han de ser-hi.

Anirem millorant, per suposat, la capacitat de detecció dels nostres instruments, i en un futur molt proper començarem a detectar, cada mes, cada setmana, multitud d'ones gravitacionals. Ens n'adonarem que el nostre espai vibra constantment, amb ones que provenen de totes les direccions, i provocades per gran nombre d'esdeveniments. I, algun dia detectarem les ones del Big Bang, de l'increïble moment zero.

Deixem, però, de pensar en el futur i assaborim de moment l'actualitat. Estem obrint una nova finestra per entendre l'univers. Una finestra complementària a la que ja teníem des de sempre. 

La llum seguirà sent, sens dubte, la font de coneixement més important, com ho ha estat al llarg de tota la història. Però ara s'unirà, poc a poc, un fascinant i extraordinari company. 

Les minúscules ones sobre el llac.


diumenge, d’octubre 15, 2017

L'objectiu de la vida. Per què només un cop?

En aquest article vull compartir amb vosaltres 2 reflexions sobre la vida que m'han portat, durant les darreres setmanes, a donar-li bastants tombs al cap.

La primera d'elles va aparèixer, de sobte, en mig d'una excursió per la natura. Un camí per una selva frondosa, humida, absolutament farcida d'arbustos, falgueres, i arbres. Rodejat pel brunzit de multitud d'insectes. 

Aquell camí transcorria pels voltants d'un volcà en erupció. Un volcà que escopia rierols de  lava  cap a la vessant contrària a la que ens trobàvem. Però no sempre havia estat així. A penes unes desenes d'anys abans, tot el lloc per qual transitàvem va ser devastat i cobert per una espessa capa de cendres i roques foses.

La diversitat de formes de vida en aquell camí era tal que em sorprenia pensar quin sentit tenia tot allò. Vull dir, era una vida efímera. Havia desaparegut feia uns anys, i tornaria a anar-se'n en el futur segurament immediat. I, malgrat això, la natura feia allà un desplegament exuberant, una despesa sense límits. Un esforç aparentment malbaratat.

Vaig pensar, també, amb els milions d'espècies vives en el planeta, desconegudes per mi, que vivien hores, o dies. Per què? Amb quin motiu? Quin sentit tenia viure tan poc?

La conclusió que en vaig treure em va colpejar durant dies, potser degut  la seva simplicitat.  L'objectiu final de la vida és la reproducció. És tirar endavant. I, per sobre d'això, l'evolució natural bé a ser l'instrument de millora. D'assegurar la supervivència futura de l'espècie, que no de l'individu.

Sota aquest punt de vista, l'home seria l'única espècie viva que coneixem que decideix donar un motiu a la seva existència, més enllà de la reproducció. Tenim objectius, projectes. Donem sentit al nostre recorregut individual. Però, en això, som l'excepció. L'objectiu d'un insecte, d'una planta, o d'un elefant, és reproduir-se. La vida està programada per fer-ho.

Sembla una bajanada, oi? Però crec que no ho és. Pensem-ho un moment. L'instint de reproducció està tan codificat en l'ADN que forma part del que entenem com a vida. No podria ser d'una altra manera. Només així s'entén que la vida s'hagi obert camí en indrets absolutament increïbles, com a les profunditats dels oceans, als deserts, o fins i tot dins el gel polar. Sense la priorització de la reproducció, la vida no hauria prosperat a la Terra. Després de cada extinció massiva, va seguir una recolonització encara més vigorosa. Impulsada per la reproducció.

La natura no escatimarà esforços per assolir aquesta reproducció. Ho farà sempre, a tot arreu. L'evolució, l'adaptabilitat, podrà superar els reptes que l'ecosistema faci aparèixer. Però res podrà fer l'evolució per assegurar la supervivència d'aquella espècie sense l'automatisme programat de la reproducció.

L'únic objectiu de la vida seria reproduir-se. Punt.

La segona reflexió va venir provocada per la lectura d'un article científic sobre la probabilitat de l'existència de vida fora de la Terra.

La vida al nostre planeta va aparèixer molt poc després de la seva formació. Encara no hem identificat el mecanisme pel qual ho va fer. No en tenim ni idea de com es fabrica la vida, a partir de materials orgànics. Ni idea.

La qüestió és que la vida només ha aparegut un cop a la Terra! Només un cop, que coneguem.
Va ser fa uns 3800 milions d'anys com a mínim. I, un cop va aparèixer, es va desenvolupar com a boja, conduint a l'enorme diversitat que coneixem.

Per què la vida només ha aparegut un cop? Com és que el mecanisme que la fabrica no està funcionant ara mateix? Com és que mai no hem detectat la creació de la vida a partir de components inanimats?

Sigui el que sigui el que la natura utilitzés, sembla que no ho ha tornat a posar en funcionament des de llavors. Podem situar les espècies vives que coneixem com a evolucions d'espècies anteriors. Ningú no ha descobert res totalment diferent. Una primera generació.

Què es deduiria d'aquest fet?

Una primera deducció seria que l'aparició de la vida és un  procés extraordinàriament complex, quasi únic, necessitat de multitud de casualitats i fets irrepetibles, que van coincidir només una vegada fa milers de milions d'anys. Això ens portaria a la conclusió que potser la vida a l'univers és escassa. Molt escassa, i que difícilment doncs la descobrirem mai ateses les gegantines dimensions del cosmos.

Una segona conclusió podria ser que la vida no va aparèixer aquí. Tal com una teoria científica defensa, la vida podria haver arribat a cavall  d'un meteorit. Això explicaria l'aparició tan prematura. També podria explicar que la vida no hagi tornat a aparèixer aquí. La Terra no reuniria, ni ara ni en el passat, els ingredients necessaris. No seria el laboratori, el tub d'assaig, de la vida. Només seria el camp adobat per al desenvolupament.

Una tercera conclusió seria que la nostra forma de vida, la que es va derivar del mateix origen, lluita ferotgement per evitar que torni a aparèixer vida. Que pugui desenvolupar-se  un model diferent, que podria acabar amb el nostre. Sota aquesta perspectiva, els intents de fabricar quelcom nou, potser no basat en l'ADN, seria frustrat immediatament per l'atac de la vida actual. La destrucció del tub d'assaig per part de bacteris, de fongs, d'algues. Els defensors del nostre esquema de vida.

Existeixen, és clar, altres possibilitats. Una quarta, molt interessant, seria que estem equivocats. I que la vida sí que s'està creant constantment a partir del material inanimat. Simplement que no ho sabem identificar.

Potser tenim davant els nassos formes de vida totalment diferents, que no es basen en la química del carboni, ni en l'ADN. Que no presenten processos metabòlics estàndard. I que no sabem, no podem, identificar.

Aquesta probabilitat semblaria la menys versemblant de les comentades. Però no s'hauria de descartar completament. Potser no tindríem aquesta nova vida davant els nassos literalment, com deia. Potser estaria amagada en indrets encara no explorats.


Seguiré pensant, segur, en aquestes coses. Em semblen fascinants les derivades que se'n poden treure. Magnífics els tombs mentals que un pot arribar a donar a partir d'aquestes 2 aparentment inofensives reflexions: la utilitat de la vida, i la inexplicable aparició única de la mateixa.


dimecres, d’octubre 04, 2017

60 anys de la primera gran fita espacial: l'Sputnik 1

Aquesta setmana, en concret el dia 5 d'octubre, fa 60 anys del llançament de l'Sputnik 1 per part de la Unió Soviètica.

Tot un esdeveniment en 1957, L'Sputnik va ser el primer satèl·lit artificial en entrar en òrbita, i va significar un gran cop d'efecte dels soviètics, en plena guerra freda.

El satèl·lit era molt simple: una esfera de 58 centímetres de diàmetre amb 2 transmissors i 4 antenes. Va aconseguir donar 1440 òrbites al voltant del nostre planeta, i es va incinerar a la seva re-entrada a l'atmosfera 92 dies després del seu llançament.



En aquells moments, les 2 súper potències lluitaven per la supremacia, no tan sols a terra, sinó a l'espai. Segurament, aquesta competició, que després hem anomenat cursa espacial, també va ser alimentada per una gran càrrega d'orgull nacional.

El fet és que els soviètics van marcar primer, amb l'Sputnik 1. No és que això agafés totalment per sorpresa als americans, ja que tenien informació del desenvolupament que els russos estaven fent, però sí és cert que l'impacte que va causar el fet sobre l'opinió pública americana va ser major del que els governants d'aquell país esperaven (molt probablement pel tema comentat de l'orgull nacional, en aquest cas ferit).

La gent va interpretar l'èxit soviètic com un fracàs propi. No passarien a la història com els primers. Però, encara més important, semblava com si l'enemic estés com a mínim un pas més avançat en el domini militar de l'espai i la capacitat de poder enviar míssils o altres dispositius d'atac a distància.
Tot plegat va fer que els americans posessin pressió als seus programes espacials, i entre d'altres coses es va crear la NASA l'any 1958.

La supremacia soviètica va seguir durant uns anys. Entre els majors triomfs cal anomenar a la Luna 2, el primer dispositiu que va arribar a la Lluna. I, per sobre de tots, l'històric vol de Yuri Gagarin, el 12 d'abril de 1961, que el va convertir en el primer home enviat a l'espai.

Poc a poc, la capacitat industrial i d'inversió dels Estats Units va anar donant el tomb a la situació. En especial després que Kennedy, l'any 1962, dirigís un famós discurs al Congrés en el que es comprometia a enviar l'home a la Lluna abans no acabés aquella dècada. A partir d'aquell moment, la gran maquinària americana va ser abassegadora. Amb aproximadament un 4% del pressupost total anual dedicat a la carrera espacial, els americans van crear programes tan trencadors com el Gemini i l'Apolo.


El que va anar succeint a continuació ja més o menys ho sabem tots, i l'arribada d'Armstrong i Aldrin a la lluna, el 20 de juliol de 1969, va ser la culminació dels esforços americans.

I els soviètics? Doncs van perdre la iniciativa. En part per la mort a causa del càncer, l'any 1966, del pare dels principals programes espacials de la URSS, Korolev. També per què, a diferència dels americans, ells no havien concentrar esforços, i disposaven de diferents grups de científics i enginyers competint entre ells en diverses iniciatives i programes. Per acabar d'enredar-ho, els líders del país varen estar discutint sobre la conveniència d'enviar l'home a la Lluna durant uns anys, i varen perdre un temps que ja no van poder recuperar.

L'exploració amb robots que estem fent a Mart, o les missions a Júpiter, Saturn, i Plutó. Fins i tot l'Estació Espacial Internacional. Tot això ha estat possible gràcies a la ferotge competició que va haver en aquells moments, durant la dècada dels 50 i 60. Mai més s'han tornat a dedicar tants esforços humans i econòmics a la cursa espacial.

L'Sputnik 1. Quan un mira al darrera pot meravellar-se dels increïbles avenços que s'han produït en 60 anys.

Què vindrà en el futur proper? Ni ens ho imaginem!


Categories

Estels i Planetes

TOP