The Kuiper Belt, or the Edgeworth-Kuiper Belt, is home to ancient rocks. Kuiper Belt Objects, or KBOs, are remnants of the early planet-formation days of our Solar System. Small KBOs, in the 1 km. diameter range, have been theorized about for decades, but nobody’s every found one.
Until now.
Planets form when bits of dust conglomerate into rocks, which conglomerate into boulders, which conglomerate into larger and larger objects. In our inner Solar System, we can see many of these larger rocks, or asteroids. We can study them, but they’re not the same as the distant, ancient KBOs. Asteroids in our neighbourhood have been changed by exposure to solar radiation, by collisions, and by interacting with the gravity of the planets.
But KBOs are more pristine. They’re a truer representation of the state of things in the early Solar System. That’s why finally confirming the existence of one is creating so much interest.
The Kuiper Belt was named in honor of Dutch-American astronomer Gerard Kuiper, who postulated a reservoir of icy bodies beyond Neptune. The first Kuiper Belt object was discovered in 1992. We now know of more than a thousand objects there, and it’s estimated it’s home to more than 100,000 asteroids and comets there over 62 miles (100 km) across. Credit: JHUAPL
Scientists have predicted the existence of KBOs between 1 km and several km diameter. But they’re so far away, so tiny, and so incredibly dim that there’s just no way a telescope can spot one. But a research team led by Ko Arimatsu at the National Astronomical Observatory of Japan found a way to detect them: occultation.
In the same way that we can detect exoplanets around distant stars by watching for dips in starlight, Arimatsu and his team reasoned, we can watch distant stars and look for dips caused by a KBO in our Solar System. They started the OASES (Organized Auto-telescopes for Serendipitous Event Survey) project to do it.
“This is a real victory for little projects.”
Ko Arimatsu, National Astronomical Observatory of Japan
They placed two small (28 cm) telescopes on the roof of the Miyako open-air school on Miyako Island, Miyakojima-shi, Okinawa Prefecture, Japan, and monitored approximately 2000 stars for a total of 60 hours.
When they analyzed the 60 hours of data, the team discovered a star appearing to dim as it is occulted by a 1.3 km radius Edgeworth-Kuiper Belt Object. Their work indicates that kilometer-sized Edgeworth-Kuiper Belt Objects are more numerous than previously thought. It also supports planetary formation models where planetesimals first grow slowly into kilometer sized objects before runaway growth causes them to merge into planets.
In a press release, Arimatsu explains: “This is a real victory for little projects. Our team had less than 0.3% of the budget of large international projects. We didn’t even have enough money to build a second dome to protect our second telescope! Yet we still managed to make a discovery that is impossible for the big projects. Now that we know our system works, we will investigate the Edgeworth-Kuiper Belt in more detail. We also have our sights set on the still undiscovered Oort Cloud out beyond that.”
More detections will confirm the team’s findings, and when they do, it will fill in an observational gap in our understanding of planet formation. As the team says in their paper, “If this is a true KBO detection, this implies that planetesimals before their runaway growth phase grew into kilometre-sized objects in the primordial outer Solar System and remain as a major population in the present-day Kuiper belt.”
El telescopio CHEOPS de la Agencia Espacial Europea. ESA
Coincidiendo con el 50 aniversario de la llegada del primer hombre a la Luna, en este año tenemos por delante un calendario excepcional de actividades espaciales: múltiples misiones para la exploración de la Luna, el lanzamiento de varios telescopios espaciales, más naves tripuladas y hasta la creación de lluvias artificiales de estrellas.
Un inicio con brío
El año 2018 había puesto el listón muy alto en lo que se refiere a la actividad en ciencia espacial. Siete países, además de los 22 estados europeos que nos encontramos agrupados en la Agencia Espacial Europea (ESA), participaron en más de un centenar de lanzamientos. Entre todos estos, China ha sido el gran protagonista, con 39 lanzamientos que incluyen varias sondas lunares. Además, otras naciones también han alcanzado grandes logros, entre ellos el aterrizaje del todoterreno InSight en Marte (NASA con participación española), el lanzamiento de BepiColombo hacia Mercurio (ESA), la puesta en órbita del telescopio TESS, un cazador de exoplanetas, y de la Sonda Solar Parker (ambos de NASA).
Todo parece indicar que esta intensa actividad espacial continuará en 2019 al menos al mismo nivel. De hecho el año ha comenzado con gran brío, tal y como demuestran dos grandes acontecimientos: la llegada el día de año nuevo de la sonda de NASA New Horizons a Ultima Thule, por ahora el objeto más lejano de los explorados en el sistema solar, y el alunizaje del robot chino Yutu 2 en la cara oculta de la Luna el pasado 3 de enero.
El año de la Luna
La llegada de los primeros humanos a la Luna el 20 de julio de 1969 será objeto de grandes celebraciones en este año de su 50 aniversario. Quizás sea en parte por ello que la exploración lunar tendrá especial relevancia a lo largo de todo el 2019. A la sonda china Chang'e 4, la que transportó el todoterreno Yutu 2 a la cara oculta de la Luna a principios de enero, seguirá a finales de año la Chang'e 5que incluye otro vehículo diseñado para alunizar, perforar la superficie selenita y tomar unos cuantos kilos de material lunar para después traerlos a la Tierra.
India también tiene planes para la Luna: si todo va bien, el 30 de enero lanzará la sonda Chandrayaan 2 que va equipada con un orbitador y un vehículo que alunizará entre los cráteres del polo sur lunar.
La empresa basada en Israel SpaceIL lanzará el Beresheet, otro vehículo para ser depositado en la Luna, utilizando un cohete Falcon 9 de la empresa SpaceX. La nave espacial irá ascendiendo en una serie de órbitas elípticas progresivamente mayores, para alcanzar nuestro satélite al cabo de dos meses y medio.
Y es que el número de iniciativas privadas para alcanzar la Luna continúa creciendo. Varias de éstas participaron en el premio convocado por Google denominado Lunar X, dotado inicialmente con 20 millones de dólares, que consistía en enviar un vehículo a la Luna que fuese capaz de trasladarse una distancia mínima de medio kilómetro y de enviar fotografías a la Tierra. Aunque el premio (que debió otorgarse en marzo de 2018) quedó desierto, algunas de las empresas participantes siguen trabajando en este objetivo y esperan alcanzar la Luna en 2019. Entre ellas se encuentra la misión estadounidense Moon Express.
Telescopios espaciales
De entre las misiones diseñadas para la investigación astrofísica hay que destacar el telescopio espacial CHEOPS de ESA, que debería ser lanzado en otoño próximo. Se trata de un pequeño espejo de 33 centímetros dedicado a la observación de exoplanetas ya conocidos con el fin de determinar sus tamaños. Otro gran acontecimiento para la ESA podría ser el lanzamiento del observatorio Solar Orbiter dedicado a realizar observaciones del Sol desde corta distancia. Sin embargo, su fecha de lanzamiento viene retrasándose desde el año 2017 y parece posible que el acontecimiento tenga lugar a principios de 2020. ESA también tiene pendiente para finales de 2019 el lanzamiento de LARES 2, un satélite equipado con espejos capaces de reflejar la luz de potentes láseres emitidos desde observatorios terrestres con el objetivo de realizar medidas finas de la teoría de la relatividad de Einstein.
China tiene dos proyectos que podrían ver su puesta en órbita en 2019: un detector de destellos de rayos gamma (Tianyi-4) y otro de ondas gravitacionales (TianQin), mientras que Rusia sigue teniendo pendiente el lanzamiento de su observatorio de rayos X Spektr RG, un proyecto en el que también participa Alemania y que ha sufrido múltiples retrasos.
Nuevas naves tripuladas
Uno de los grandes acontecimientos espaciales del año será el lanzamiento de una nave Dragon-2 con dos astronautas a bordo. El lanzamiento está previsto para mediados de junio desde Cabo Cañaveral a bordo de un Falcon 9, la nave va dirigida hacia la Estación Espacial Internacional donde se acoplará para permanecer allí durante un par de semanas. El vehículo ha sido diseñado y construido por la empresa SpaceX del visionario Elon Musk. Esta misión irá precedida de una misión no tripulada de demostración que será lanzada a finales de enero.
La misión tripulada de SpaceX tendrá un gran valor simbólico: será la primera misión privada que pondrá astronautas en órbita y éstos serán los primeros astronautas lanzados por EEUU desde que el transbordador espacial Atlantisefectuase su último vuelo el 8 de julio de 2011.
La empresa Boeing también se encuentra diseñando otra nave espacial tripulada, la denominada Starliner. Aunque este proyecto viene sufriendo muchos retrasos, los planes actuales incluyen la realización de un vuelo no tripulado en marzo que servirá de preparación al vuelo tripulado que tendría lugar hacia el mes de agosto.
Si estas misiones de prueba de Space X y Boeing se desarrollan con éxito, los vuelos regulares a la Estación Espacial Internacional podrían comenzar con estas mismas naves a partir del año 2020, sumándose así a las naves tripuladas ya existentes: la rusa Soyuz y la china Shenzou. Además, tanto China como EEUU se encuentran ya diseñando otras naves tripuladas de nueva generación.
Lluvias artificiales de estrellas
Mención aparte merece el proyecto de la empresa japonesa ALE (Astro Live Experiences) para el lanzamiento de un pequeño satélite artificial capaz de crear una lluvia artificial de estrellas. Para ello, el satélite lanzará centenares de bolitas al espacio que, al entrar en la atmósfera, se quemarán por la fricción con el aire dejando brillantes estelas que serían visibles en un área de hasta 200 kilómetros de diámetro.
Aunque concebida principalmente como una actividad de ocio y entretenimiento, la empresa ALE argumenta que estas lluvias de estrellas fugaces permitirían el estudio de las trayectorias de unos meteoritos artificiales que tendrán composición, velocidad y ángulo de incidencia conocidos, con lo que se podrán investigar las propiedades de las capas superiores de la atmósfera. Estos datos también serían útiles para investigaciones sobre la eliminación de basura espacial.
Reconstrucción del agujero negro devorando una estrella.CHANDRA / EPV
Dos estudios aclaran el comportamiento de los agujeros negros, los objetos más violentos del universo.
Durante 500 días, unas potentes señales de rayos X llegaron a la Tierra desde una remota galaxia. Lo más sorprendente es que eran periódicas. Se repetían exactamente cada 131 segundos. Para alcanzar esa galaxia y conocer el origen de esas señales habría que viajar durante casi 300 millones de años a 300.000 kilómetros por segundo —la velocidad de la luz— algo totalmente imposible con la tecnología actual. Ahora, gracias a varios telescopios espaciales, un equipo de astrónomos ha conseguido explicar el fenómeno y, de paso, aclarar cómo se alimentan los agujeros negros.
La teoría de la relatividad de Einstein predice la existencia de estos cuerpos, cadáveres de grandes estrellas cuya enorme masa se concentra en una superficie esférica reducida de forma que nada que cruce su umbral puede escapar a su poderosa fuerza gravitatoria, ni siquiera la luz. Son invisibles a los telescopios, pero gracias a la observación de su entorno puede conocerse mejor las diferentes clases de agujeros y su comportamiento.
Un evento como este sucede solo una vez cada 50.000 años en una galaxia
DHEERAJ PASHAM, ASTROFÍSICO
En noviembre de 2014, varios telescopios captaron un estallido de rayos X llegado desde un agujero negro con una masa un millón de veces superior a la del Sol que está en el centro de la galaxia en cuestión. Es un cuerpo similar al que hay en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. El destello se produjo cuando el agujero engulló una estrella que cruzó el horizonte de sucesos, el límite más allá del cual nada puede escapar a su atracción.
“Un evento como este sucede solo una vez cada 50.000 años en una galaxia”, resalta Dheeraj Pasham, físico del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en EE UU. Su equipo ha analizado las observaciones de este agujero negro hechas por los telescopios espaciales XMM Newton de la Agencia Espacial Europea, y Chandra y Swift de la NASA. Todos captaron la misma señal pautada de rayos X que llegaba justo desde el horizonte de sucesos.
Gracias a estas señales el equipo ha podido estimar por primera vez la velocidad de rotación de un agujero negro: 150.000 kilómetros por segundo, es decir, la mitad de la velocidad de la luz, según explican en un estudio publicado este jueves en Science y presentado en el congreso de la Sociedad Astronómica de EE UU, que se celebra en Seattle.
La hipótesis del equipo es que parte de la estrella no fue devorada, sino que se desintegró en una nube de gas y polvo que quedó orbitando justo en el horizonte del agujero. Los pulsos periódicos se deben a que hay otra estrella en la misma órbita, una enana blanca, que arrastró consigo la nube de polvo y produce las emisiones periódicas de rayos X. Se trata de un fenómeno extremadamente raro que durará solo unos cientos de años antes de que el agujero se trague a este otro astro, explican los responsables del estudio.
El trabajo de Pasham permitirá explorar regiones del cosmos imposibles de visitar y aclarar la evolución de este tipo de agujeros negros, fundamentales para la evolución de las galaxias que se forman a su alrededor. “Usando estos mismos principios”, explica Pasham, se podría inferir la rotación de otros agujeros negros supermasivos e incluso crear “una función de distribución para explicar cómo han evolucionado los agujeros negros supermasivos desde el principio del tiempo hasta ahora”, explica. Sobre los pulsos periódicos, tal vez no se vuelva a saber más. “La señal estuvo activa durante 500 días. Después el brillo disminuyó radicalmente y ya no es detectable con ningún telescopio”, explica el astrofísico. Solo se conoce otro caso de este tipo de señales, añade.
El año pasado se captó otro potente estallido de rayos X llegado de un lugar a apenas 10.000 años luz de la Tierra. Era un agujero negro de 10 masas solares que acababa de engullir una gran cantidad de polvo y gas que provenía de una estrella cercana. Un equipo de astrónomos de EE UU y Europa recurrieron al experimento Nicer, que comenzó a funcionar el año pasado a bordo de la Estación Espacial Internacional, para cartografiar el agujero negro en función de sus emanaciones de luz. Alrededor de estos cuerpos se forma un disco de gas y polvo a cientos de miles de grados sometido a la gran velocidad de rotación, lo que acaba descomponiendo los átomos. Los protones y los neutrones quedan en este disco de acreción mientras que los electrones forman una nube justo encima del agujero que recibe el nombre de corona. El estudio, publicado en la portada de la revista Nature, ha captado cómo esta corona se contrae decenas de kilómetros cuando el agujero se pega un atracón de materia estelar y escupe los potentes estallidos de rayos X.
Es la primera vez que se observa algo así en un agujero negro cercano y de pequeño tamaño, los más violentos. Los científicos creen que pueden utilizar estos cuerpos como análogos de los agujeros supermasivos para estudiar sus efectos en la evolución de galaxias distantes. El equipo ha captado ya otros cuatro eventos similares con el instrumento a bordo de la ISS, según Phil Uttley, coautor del estudio. “Estamos a punto de conseguir descubrimientos rompedores”, asegura.
¿QUÉ HAY DENTRO DE UN AGUJERO NEGRO?
En el universo hay dos grandes clases de agujeros negros. “Los de masa estelar tienen el tamaño de una ciudad y masas de hasta 10 soles y nacen de explosiones de estrellas enormes”, escribe Daryl Haggard, del Instituto del Espacio de la Universidad McGill, en Canadá, en un comentario publicado por Nature. “Los agujeros supermasivos tienen el tamaño del sistema solar, concentran millones o miles de millones de veces la masa del Sol y residen en el centro de las galaxias”. Lo que aún es imposible saber es qué sucede con lo que cae en un agujero. “Según la teoría de la relatividad de Einstein ninguna información puede escapar del interior de un agujero negro, porque para ello tendría que viajar más rápido que la luz [y la relatividad deja claro que nada puede ser más rápido que la luz]”, explica Teo Muñoz Darias, del Instituto de Astrofísica de Canarias. Solo gracias a nuevas teorías aún por demostrar como la gravedad cuántica se podría comenzar a responder esta pregunta.
