Les terres rares de la taula periòdica

Les terres rares són un grup de disset metalls de la taula periòdica, essencials per a les modernes tecnologies. La majoria d’aquests metalls van ser descoberts al segle XIX, però no van ser situats a la taula periòdica fins a mitjans dels segle XX. Ha estat però, a partir de l’últim terç del segle passat, quan han adquirit un protagonisme especial.

Formen part de la majoria d’aparells tecnològics: s’utilitzen en cotxes híbrids i elèctrics, bateries, ordinadors, telèfons mòbils, lents, turbines eòliques, aparells per tractaments mèdics, comunicacions, tecnologia d’ús militar. . . Un telèfon intel·ligent pot contenir fins a 62 metalls diferents dels quals almenys 8 són terres rares.

La demanda de terres rares es va incrementar fortament a meitat dels anys 1960 amb l’aparició de la TV en color. L’europi era el material essencial per donar color a les imatges. Estats Units es va convertir en aquests anys en el principal productor mundial. Després de vàries dècades desenvolupant tècniques de producció, Xina entra amb força en el mercat mundial a mitjans dels anys 1980. Amb suport estatal, mà d’obra barata i una legislació mediambiental poc escrupolosa, Xina es converteix en pocs anys en el primer productor mundial.

Llegir l’article sencer

Publicat dins de química, tecnologia | Comentaris tancats a Les terres rares de la taula periòdica

Nobel de Medicina 2019 per els descobridors del mecanisme cel·lular d’adaptació a l’oxigen

Gregg Semenza (Universitat John Hopkins, Baltimore, Maryland, USA), William Kaelin (Dana-Farber Cancer Institute, Boston, Massachusetts, USA) i Peter Ratcliffe (Universitat d’Oxford, Regne Unit) han estat premiats amb el Nobel de Medicina per descobrir com les cèl·lules perceben i s’adapten a la disponibilitat d’oxigen.

El cos caròtid, situat al costat de grans vasos sanguinis a banda i banda del coll, conté cèl·lules especialitzades que perceben el nivell d’oxigen a la sang, el que permet al cervell adequar el ritme respiratori. L’eritropoyetina (EPO) és una proteïna que se sintetitza en els ronyons i que és present al torrent sanguini, on promou la producció de glòbuls vermells. Descoberta a principis del segle XX i sintetitzada al laboratori el 1977, l’EPO s’ha utilitzat per augmentar el rendiment dels atletes, com una forma de dopatge. Semenza estudià el gen EPO en ratolins modificats genèticament, descobrint que segments d’ADN situats al costat del gen EPO intervenien en la resposta al baix nivell d’oxigen en sang (hipòxia). Ratcliffe també estudià el gen EPO com regulador del nivell d’oxigen. Ambdós investigadors van trobar que era un mecanisme general en molts diferents tipus de cèl·lules, basat en un complex de proteïnes anomenat factor induïble per hipòxia (HIF).

Estudiant una malaltia hereditària (VHL), Kaelin va trobar que el gen VHL codifica una proteïna que prevé l’aparició del càncer i també que intervé en la regulació del nivell d’oxigen. En 2001, dos treballs de Kaelin i Ratcliffe publicats simultàniament mostraven la relació entre HIF i VHL i deixaven explicat el mecanisme cel·lular d’adaptació al nivell d’oxigen en sang. El descobriment obre la porta a noves estratègies per lluitar contra l’anèmia, el càncer i moltes altres malalties.

Semenza, Kaelin i Ratcliffe ja van ser premiats en 2016 per aquest descobriment, amb el prestigiós premi Lasker d’investigació mèdica bàsica, dotat amb 250.000 US$.

Informació i imatges tretes de:
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/summary

Altra font d’informació:
Heidi Ledford, Ewen Callaway. «Biologists who decoded how cells sense oxygen win medicine Nobel». Nature News, 07 October 2019.
https://www.nature.com/articles/d41586-019-02963-0

Publicat dins de biologia, medicina, premis nobel | Comentaris tancats a Nobel de Medicina 2019 per els descobridors del mecanisme cel·lular d’adaptació a l’oxigen

Nobel de Física 2019 per els avenços en el coneixement del paper de la Terra al cosmos

Aquest any, l’Acadèmia de Ciències de Suècia ha optat per premiar dos descobriments que van suposar, amb 31 anys de diferència, grans avenços en el coneixement de la cosmologia i de la nostra pròpia situació al cosmos.

James Peebles (Princeton University, USA) es premiat per el marc teòric que va desenvolupar a mitjans dels 1960’s que va contribuir decisivament a fonamentar el model del Big Bang. El 1964, Arno Penzias i Robert Wilson, enginyers de la companyia Bell Telephon, van descobrir la radiació de fons de microones, sense saber en un principi què era el que havien descobert. James Peebles en aquells anys va predir l’existència d’una intensa radiació en els primers minuts després del Big Bang, de la que hauria de quedar ara un romanent de radiació. Quan Penzias i Wilson van tenir notícia dels treballs de Peebles, van saber què era el que havien descobert: justament la radiació romanent dels primers minuts de l’univers, en forma de microones. El descobriment els va valer el Premi Nobel de 1978, que no va reconèixer aleshores el paper de James Peebles. Ara, 41 anys més tard, és reconegut.

Michel Mayor (universitat de Ginebra, Suïssa) i Didier Queloz (universitat de Ginebra, Suïssa, universitat de Cambridge, Regne Unit) són premiats per el descobriment del primer exoplaneta, planeta de fora del sistema solar, el 1995. El planeta orbitava al voltant d’una estrella del tipus del Sol, dins de la nostra galàxia. Des d’aleshores, més de 4.000 exoplanetes han estat descoberts i han obert la possibilitat de descobrir un dia, potser no molt llunyà, vida fora de la Terra. El descobriment de la radiació de fons i dels exoplanetes ens han fet canviar per sempre la nostra percepció del món.

Informació basada a, i imatges tretes de:
https://www.nobelprize.org/uploads/2019/10/press-physics2019.pdf
Més informació sobre la radiació de fons, en aquest mateix blog:
Troben la radiació de fons http://www.deciencia.net/descobriment/?p=303
Radiació de fons, un altre Nobel el 2006, http://www.deciencia.net/descobriment/?p=311

Publicat dins de cosmologia, física, premis nobel | Comentaris tancats a Nobel de Física 2019 per els avenços en el coneixement del paper de la Terra al cosmos

El Nobel de Química 2019 per els creadors de la bateria de liti

El 9 de octubre (2019) la Real Acadèmia de Ciències de Suècia anuncià la concessió del Premi Nobel de Química per John B. Goodenough (Texas University, Austin, USA), M. Stanley Whittingham (Binghamton University, New York, USA) i Akira Yoshino (Asahi Kasei Corporation, Tokyo, Meijo University, Nagoya, Japó), per el desenvolupament de les bateries d’ió liti.

Durant la crisi del petroli dels anys 1970, Whittingham va desenvolupar una bateria amb un càtode (pol positiu) de disulfur de titani amb ions liti intercalats a nivell molecular. L’ànode (pol negatiu) era de liti metall, que te una gran facilitat per deixar anar electrons i produir per tant, un corrent elèctric. Aquesta bateria subministrava una diferència de potencial de 2 volts, però el liti és un metall molt reactiu, quasi explosiu, el que la feia inviable per un us generalitzat.

Goodenough va modificar el càtode, fent-lo d’òxid de cobalt amb ions liti intercalats, el que donava una diferència de potencial de 4 volts, que feia possible bateries més potents. Yoshino continuà la investigació i, en 1985, va crear la primera bateria d’ió liti viable comercialment, canviant el liti reactiu de l’ànode per coc de petroli, un tipus de carbó que pot tenir intercalats ions liti com el càtode. Els pols, ànode i càtode, de la nova bateria no es deterioraven apreciablement amb el temps, ja que el seu funcionament es basava en la circulació dels ions liti d’ànode a càtode i no en la reacció química d’un metall, com és el cas de molts altres tipus de bateries. Des de l’any 1991, la bateria d’ions liti està present en tota mena d’aparells electrònics d’ús comú, com ordinadors, telèfons mòbils, rellotges, reproductors de música, fonts de llum, joguines, . . .

Informació i imatges tretes de:
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2019/summary/
https://www.nobelprize.org/uploads/2019/10/press-chemistry-2019-2.pdf
https://www.nobelprize.org/uploads/2019/10/fig5_ke_en_YoshinosBattery.pdf

Publicat dins de premis nobel, química | Comentaris tancats a El Nobel de Química 2019 per els creadors de la bateria de liti

El llarg camí de les dones astrònomes

El dissabte 2 de març, al museu Darder de Banyoles, Josep Lluís Diez va fer la xerrada sobre les dones astrònomes per celebrar, encara que amb una mica de retard, el Dia Internacional de la dona i la nena a la ciència de l’11 de febrer. L’acte ha estat organitzat conjuntament per Astrobanyoles i l’Ateneu de la Dona, a més del Museu Darder i l’Ajuntament de Banyoles.

A travès dels descobriments fets per astrònomes des del segle I aC fins els nostres dies, es dona una visió de l’astronomia en femení. Superant moltes vegades entrebancs que es trobaven per el sol fet de ser dones, les astrònomes van fer aportacions, de vegades decisives, per el desenvolupament de l’astronomia. S’analitzen els coneixements que es tenien en diferents èpoques: quan la Terra era considerada el centre de l’univers (segle I aC fins el segle X), observant l’univers més enllà del nostre sistema solar (segles XVII a XIX), mesurant més enllà de la nostra galàxia (segles XIX i XX) i a la frontera del coneixement dels temps actuals.

Aglaonice de Tessàlia (I aC), que formava part del grup anomenat les bruixes de Tessàlia, sabia predir els eclipsis lunars, el que vol dir que tenia accés a les taules astronòmiques que recullen el moviment periòdic dels astres. Hipàtia d’Alexandria, matemàtica, astrònoma i filòsofa de l’escola neoplatònica, hereva dels pitagòrics, que eren partidaris d’una educació igual per homes i dones; va morir assessinada com a conseqüència de les lluites entre el poder polític i el religiós d’Alexandria. Fàtima de Madrid, filla de l’astrònom Maslama al-Majriti de finals del segle X i principi del XI; Fàtima però és una figura que probablement no va existir, ja que no s’han trobat referències històriques.

Quan, entre finals del segle XVII i començament del XIX, milloren les tècniques d’observació, es documenten milers d’estrelles, així com cometes, galàxies, nebuloses i es comença a adquirir consciència de la riquesa i magnitud de l’univers. Figures d’aquesta època són Maria Winckelmann, primera dona descobridora d’un cometa, però a qui es va negar la condició d’astrònoma, i Caroline Herschel, germana de William Herschel, amb qui va col·laborar en la construcció de telescopis i catalogació d’objectes estel·lars.

Les computers de Harvard. Imatge Wikimedia Commons.

A finals del segle XIX, una gran astrònoma americana, Henrietta Leavitt, va formar part de les dones «computers» o calculadores de l’observatori de Harvard i va idear un procediment de mesura de distàncies a l’univers basat en les cefeides, un tipus d’estrelles variables. Aquest procediment permetia mesurar la distància a la que es troben galàxies allunyades de la nostra, mesura que no era possible realitzar per el procediment de paral·laxi, habitual fins aleshores. Leavitt no va passar però de la categoria d’ajudanta d’astrònom.

A mitjans del segle XX, destaquen dues astrònomes: Jocelyn Bell i Vera Rubin. Bell descobreix el primer púlsar, dels que se sap ara que són estrelles de neutrons que giren sobre el seu eix a gran velocitat. Rubin, després de superar entrebancs en la seva activitat diària professional per el fet de ser dona, aporta una de les primeres confirmacions experimentals de l’existència de la matèria fosca, que des d’aleshores s’intenta detectar directament.

Entre les astrònomes espanyoles, dues figures destaquen dins del segle XX, Antònia Ferrín a Santiago de Compostela i Assumpció Català a Barcelona. Ferrín fa observació d’estrelles i és catedràtica de matemàtiques, però li es negada la càtedra de Santiago; Català desenvolupa la seva carrera com astrònoma a Barcelona, on és la primera professora numerària astrònoma espanyola. A l’actualitat, Pilar Ruiz-Lapuente, de la universitat de Barcelona i Alicia Sintes, de la universitat de les Illes Balears, han participat com coautores de dos dels més grans descobriments astronòmics dels darrers temps: Ruiz-Lapuente en el descobriment de l’expansió accelerada de l’univers, publicada l’any 1999 i Sintes en la primera detecció de les ones gravitacionals, el 14 de setembre de 2015.

La xerrada acaba amb la reflexió sobre els percentatges d’estudiants de ciències, que estan en la paritat per sexes, i els percentatges de catedràtics d’universitat o investigadors superiors, en els que les dones són només el 21% i el 25% respectivament. Esperem que celebracions com el Dia Internacional de la dona i la nena a la ciència, ajudin a donar visibilitat al treball de les dones científiques i a superar les dificultats encara existents en el desenvolupament de la vida i carrera professional de les dones.

Llegir tot el contingut de la xerrada (pdf)

Publicat dins de Uncategorized | Comentaris tancats a El llarg camí de les dones astrònomes

Descobert el planeta nan més llunyà

Scott Sheppard de la Carnegie Institution, David Tholen de la universitat de Hawaii y Chad Trujillo de la universitat Nord Arizona han descobert un nou planeta nan, 2018 VG18, a unes 120 UA (distància mitjana de la Terra al Sol). Fins ara, el planeta nan més llunyà era Eris, 96 UA. Plutó es troba a unes 34 UA. Els descobridors l’anomenen Farout, que vol dir llunyà. La notícia ha estat publicada per Carnegie Science fa dos dies, el 17.12.2018 (1).

Sheppard, Tholen i Trujillo estan dedicats des de fa anys a la caça de l’anomenat planeta X o Nou, hipotètic planeta de massa unes 10 vegades la de la Terra, amb una òrbita molt excèntrica i un periheli de 250 UA, l’existència del qual van ser els primers en proposar l’any 2014, quan van descobrir un nou planeta nan, 2012 VP113 (2). Com a conseqüència de la seva recerca del planeta X, el passat octubre van publicar el descobriment d’un nou planeta nan, 2015 TG387, que van anomenar The Goblin, el Follet, situat a unes 80 UA (3). Del misteriós planeta X o Nou vam donar informació en aquest blog el gener de 2017 (4).

2018 VG18. Imatge de (1)

Del planeta 2018 VG18, el que han descobert a més de la seva distància és, el seu diàmetre aproximat, d’uns 500 km, i el seu color rosat, que pot indicar la presència de gel a la seva superfície. A la imatge, dues fotografies que mostren el desplaçament del nou planeta durant 1 hora en contrast amb els objectes de fons que romanen a la mateixa posició.

Fonts d’informació utilitzades:

(1) Discovered: The most distant Solar Object ever observed. Carnegie Science. 17.12.2018.
https://carnegiescience.edu/node/2428

(2) Solar System’s edge redefined. Carnegie Science. 26.03.2014
https://carnegiescience.edu/news/solar-systems-edge-redefined

(3) New extremely distant Solar System Object found during hunt for planet X. Carnegie Science 02.10.2018.
https://carnegiescience.edu/news/new-extremely-distant-solar-system-object-found-during-hunt-planet-x

(4) Aquest mateix blog: Una nova visió del Sistema Solar.
http://www.deciencia.net/descobriment/?p=1082

Publicat dins de astronomia | Comentaris tancats a Descobert el planeta nan més llunyà

Dels meteorits a la tecnologia del ferro

El ferro ha tingut i continua tenint una gran importància en la fabricació d’armes i eines o en la construcció de ponts o edificis. Però encara que es va començar a obtenir fa 3.200 anys, no ha estat fins fa poc més de 100 anys que s’ha pogut disposar en la quantitat i la qualitat adequades.

L’Edat del Ferro no comença fins l’any 1.200 aC, però han estat descoberts objectes fets amb ferro datats en anys molt anteriors, cap el 2.000 o inclús el 2.500 aC, durant l’Edat del Bronze. Es pot suposar que el ferro per fabricar-los provenia de meteorits caiguts a la Terra, però amb el dubte de que, si no fos així, la tecnologia del ferro s’hauria començat a desenvolupar en determinades regions abans que en altres. Darreres investigacions pretenen posar fi a la polèmica.

Des de l’aprofitament del ferro dels meteorits fins els sistemes de fabricació actuals, la tecnologia del ferro ha estat clau en el desenvolupament de les civilitzacions.

Ferrería El Pobal. Vizcaya. Agosto 2018. Foto JL Diez.

Continuar llegint

Publicat dins de arqueologia, química, tecnologia | Comentaris tancats a Dels meteorits a la tecnologia del ferro

El teorema d’Emmy Noether fa 100 anys

L’any 1918, una desconeguda matemàtica alemanya va publicar un teorema que va servir per completar la teoria de la relativitat general i que està en els fonaments del model estàndard de partícules. El passat 12 de setembre, la secció News and Comments de la revista Nature, celebrava les matemàtiques d’Emmy Noether.

Emmy Noether va nèixer a Erlangen, Alemanya el 1882. A pesar de les dificultats que tenien les dones per assistir a la universitat, va estudiar matemàtiques a la universitat d’Erlangen i va fer el doctorat a la de Gotinga. Va ser professora sense cobrar a la universitat d’Erlangen i després a Gotinga, on a partir de 1923, va començar a cobrar, però sense tenir els mateixos drets dels professors homes. Amb l’arribada de Hitler al poder en Alemanya, sent jueva, va haver de fugir als Estats Units el 1933 i va ser contractada per el Bryn Mawr College de Pennsylvania, fins a la seva mort, dos anys després, a l’edat de 53 anys.

Emmy Noether. Imatge Wikimedia Commons, author Konrad Jacobs, Erlangen

Noether va tenir una capacitat especial per reconèixer el que ara s’anomenen estructures matemàtiques. Es va fixar en les xarxes de relacions entre els components d’una estructura, més que en les característiques dels propis components. Aplicant aquest punt de vista a estructures generals, es van posar de manifest relacions desconegudes fins aleshores. Les seves idees van canviar l’àlgebra i van transformar la topologia en el que ara es coneix com topologia algebraica. També van tenir aplicació en la física, encara que ella no estava particularment interessada en aquest camp.

L’any 1915, Albert Einstein acabava de desenvolupar la teoria general de la relativitat i intentava incloure el principi de conservació de l’energia a les seves equacions. Felix Klein i David Hilbert, de la universitat de Gotinga, Alemanya, que estaven treballant en el mateix tema, van demanar ajuda a Noether, convidant-la al seu departament. Els primers anys de Noether a Gotinga van ser sense remuneració, ja que no li concedien l’habilitació per impartir classes, per ser dona. Tot i així, el 1918 va publicar el seu teorema, el primer dels coneguts ara com teoremes de Noether, en el que relacionava les simetries en física amb els principis de conservació.

El concepte de simetria aplicat a la física implica que les lleis físiques que descriuen un sistema qualsevol continuen sent vàlides quan el sistema és sotmès a una determinada transformació. Per exemple, si transportem un cos a un altre lloc sense girar-lo, translació en l’espai, les lleis que descriuen l’estat del cos en la nova posició continuaran sent vàlides. Això vol dir que les lleis de la física són simètriques en l’espai. Si traslladem l’objecte en el temps, a un instant anterior o posterior del present, igualment les lleis físiques continuaran sent vàlides, el que vol dir que són simètriques en el temps. I si sotmetem el cos a una rotació, també les lleis físiques continuaran sent vàlides, el que vol dir que són simètriques respecte la rotació. Dit d’una manera resumida, podem afirmar que les lleis físiques són simètriques respecte l’espai, el temps i la rotació.

Segons el teorema de Noether, cada simetria porta associat un principi de conservació, que vol dir que una magnitud roman invariable en el temps. També és vàlida, segons aquest teorema, l’afirmació inversa, que cada principi de conservació va associat a una simetria. El teorema de Noether va permetre als físics justificar i enquadrar en un marc teòric molt més ampli els principis de conservació, que fins aleshores havien estat refrendats només per l’experiència.

Pèndol de Newton. Imatge Wikimedia Commons, author DemonDeLuxe (Dominique Toussaint)

Quins són els principis de conservació associats a les tres simetries de les lleis de la física respecte l’espai, el temps i la rotació?
– La simetria en l’espai està associada amb la conservació de la quantitat de moviment; per exemple, en el pèndol de Newton (veure figura adjunta), quan la bola de l’esquerra xoca contra la fila de boles, la de la dreta surt impulsada amb la mateixa quantitat de moviment.
– La simetria en el temps, està associada amb la conservació de l’energia; exemple: quan un coet puja impulsat per un motor que funciona amb combustible, l’energia química es transforma en energia cinètica i energia potencial, però el total d’energia inicial i final roman constant.
– La simetria de rotació, està associada amb la conservació del moment angular; l’exemple habitual és el del patinador sobre gel que gira lentament sobre si mateix amb els braços estesos i gira molt més ràpidament quan acosta els braços al cos.

Fonts d’informació:

(1) «Celebrate the mathematics of Emmy Noether». Nature/News and Comment. 12.09.2018
https://www.nature.com/articles/d41586-018-06658-w
(2) Mujeres y Matemáticas: Emmy Neather, otra vez olvidada. Real Sociedad Matemática Española. http://www.rsme.es/content/view/2344/1/
(3) Emily Conover. «In her short life, mathematician Emmy Noether changed the face of physics». Science News. 12.06.2018.
https://www.sciencenews.org/article/emmy-noether-theorem-legacy-physics-math

Publicat dins de Dones científiques, física, matemàtica | Comentaris tancats a El teorema d’Emmy Noether fa 100 anys

Troben una dotzena de nous forats negres al centre de la Via Làctia

Un equip d’astrònoms de la universitat de Columbia, Nova York, USA, han trobat una dotzena de petits forats negres al voltant de Sagitari A, el forat negre supermassiu situat en el centre de la nostra galàxia. El descobriment obre noves oportunitats per entendre la dinàmica de la formació de les estrelles en el sí de les galàxies.

Regió de forats negres en el centre de la Via Làctia. Credit: NASA/CXC/SAO

Sagitari A està envoltat d’un halo de gas i pols a partir del qual es generen estrelles massives. A l’exterior de l’halo, es creu que hi ha milers de petits forats negres que, a mesura que perden energia, cauen cap el gran forat negre fins a ser capturats per ell. Però en dues dècades de recerca, no s’havia trobat cap d’aquests petits forats negres. Les dades obtingudes en l’Observatori Orbital Chandra de raigs X i ara publicades, confirmen la presència de dotze d’aquests petits forats negres i obren la possibilitat de trobar-ne molts més. S’han pogut detectar perquè cada forat negre va acompanyat d’una estrella, formant un sistema binari i es produeix una interacció entre el forat negre i la seva companya: la força gravitatòria del forat negre atrapa material de l’estrella i l’escalfa fins que aquest material emet raigs X. La detecció d’aquesta radiació és el que ha demostrat l’existència del forat negre.

Chuck Hailey, co-director del Laboratori Astrofísic de Columbia i lider de l’estudi, diu que hi ha només unes cinc dotzenes de forats negres coneguts en tota la galàxia, de 100.000 anys-llum d’amplada, però s’estima que han d’haver molts milers més. La dificultat de trobar-los rau en que no emeten cap radiació detectable directament i s’ha d’acudir a detectar els efectes que els forats negres provoquen en els cossos propers, com és el cas dels dotze forats negres descoberts. Per la relació probable entre el nombre de forats negres formant sistemes binaris amb estrelles i el nombre de forats negres aïllats, se suposa que hauria d’haver entre 10.000 i 20.000 petits forats negres al voltant de Sagitari A, en una regió de només 6 anys-llum d’amplada. El centre de la Via Làctia al voltant de Sagitari A, es converteix en l’únic laboratori on estudiar la interacció entre els grans forats negres i els petits forats negres del seu voltant, ja que no és possible estudiar aquesta interacció en altres galàxies.

Fonts d’informació
(1) «A dozen new black holes found in Milky Way’s center». Science News. April 4, 2018.
https://www.sciencenews.org/article/dozen-new-black-holes-found-milky-way-center
(2) New Study Suggests Tens of Thousands of Black Holes Exist in Milky Way’s Center. NASA. April 4, 2018. http://www.chandra.harvard.edu/press/18_releases/press_040418.html
(3) Charles J. Hailey, Kaya Mori, Franz E. Bauer, Michael E. Berkowitz, Jaesub Hong & Benjamin J. Hord. «A density cusp of quiescent X-ray binaries in the central parsec of the Galaxy». Nature volume 556, pages 70–73 (05 April 2018) doi:10.1038/nature25029
https://www.nature.com/articles/nature25029

Publicat dins de astronomia, cosmologia | Comentaris tancats a Troben una dotzena de nous forats negres al centre de la Via Làctia

Una galàxia sense matèria fosca

La revista Nature va publicar fa uns dies el descobriment d’una galàxia sense o amb molt poca matèria fosca, quan era acceptat fins ara que la massa de matèria fosca d’una galàxia era almenys 30 vegades superior a la massa de les estrelles. El descobriment pot fer reconsiderar la teoria de formació de les galàxies.

Imatge de la galàxia NGC1052–DF2. Credits: NASA, ESA, and P. van Dokkum (Yale University)

Pieter van Dokkum, astrònom de la universitat de Yale, Estats Units, juntament amb un equip d’astrònoms dels Estats Units i Canadà, informen que la galàxia ultra difusa NGC1052–DF2 del cúmul de Coma te un halo de matèria fosca amb una massa igual o inferior a la massa de les estrelles, però que podria ser inclús zero. La conclusió l’obtenen de la determinació de la velocitat de deu lluminosos cúmuls globulars de l’interior de la galàxia, que és molt inferior a la que es podria esperar si la galàxia tingués la proporció habitual de matèria fosca. Fins ara es creia que la formació d’una galàxia comença per la presència d’un halo de matèria fosca que atrau gasos i pols per formar el disc galàctic. Després, la matèria fosca fa de pegament que mantè units el gas i les estrelles. NGC1052–DF2 és una galàxia tan gran com la Via Làctia, però te 200 vegades menys estrelles. Van Dokkum diu que, si conté matèria fosca, serà ben poca i que, després d’anys d’observar galàxies amb el Hubble, no ha vist res de semblant. Ell i el seu equip ja estan analitzant imatges d’altres 23 galàxies difuses, de les quals 3 són similars a NGC1052–DF2. (1) (2)

Es considera actualment que l’univers està format per un 68% d’energia fosca, un 27% de matèria fosca i només un 5% de matèria que podríem anomenar normal, la que forma totes les coses que considerem habitualment com materials. L’energia fosca i la matèria fosca són entitats, per ara força desconegudes, de les que es te només constància indirecta. La presència d’energia fosca justificaria, per exemple, l’expansió accelerada de l’univers, comprovada experimentalment a partir dels anys 1990. De la matèria fosca sabem més el que no és que el que és: no forma estrelles o planetes com els que veiem; no forma núvols foscos de matèria normal perquè aquests núvols absorbirien la radiació que passés a travès seu; no és antimatèria, perquè no s’observa la radiació gamma que es produiria en la reacció d’anihilació amb la matèria. Fritz Zwicky, astrònom de l’Institut de Tecnologia de Califòrnia, d’origen bulgar, va ser el primer en parlar de matèria fosca l’any 1933, per justificar el moviment de galàxies individuals del cúmul de Coma sotmeses a l’atracció del conjunt del cúmul. En el model actual d’univers, ens cal considerar aquest 27% de matèria fosca per entendre, per exemple, les observacions de la curvatura de la llum procedent d’objectes llunyans quan passa al costat d’objectes com una galàxia, l’anomenat efecte de lent gravitacional, ja que la quantitat de matèria atribuïda a la galàxia no és suficient per justificar el fenomen. (3) (4)

Fonts d’informació:
(1) Pieter van Dokkum, Shany Danieli, Yotam Cohen, Allison Merritt, Aaron J. Romanowsky, Roberto Abraham, Jean Brodie, Charlie Conroy, Deborah Lokhorst, Lamiya Mowla, Ewan O’Sullivan & Jielai Zhang. «A galaxy lacking dark matter». Nature volume 555, pages 629–632 (29 March 2018) doi:10.1038/nature25767
https://www.nature.com/articles/nature25767
(2) Dark Matter Goes Missing in Oddball Galaxy. NASA. 28.03.2018.
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/dark-matter-goes-missing-in-oddball-galaxy
(3) Dark energy, dark matter. Univers, What we study, NASA.
https://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what-is-dark-energy
(4) «La matèria fosca no és gens clara» en aquest mateix blog. http://www.deciencia.net/descobriment/?p=326

Publicat dins de astronomia, cosmologia | Comentaris tancats a Una galàxia sense matèria fosca