Una misión espacial de estudiantes para estudiar la formación de planetas

El Centro Espacial Esrange está ubicado en el Círculo Polar Ártico en el norte de Suecia, cerca de la ciudad minera de Kiruna. El 19 de marzo del año pasado, acogió el lanzamiento de una misión espacial inusual para estudiar la forma en que se forman los planetas.

Los astrofísicos creen que la formación de planetas comienza cuando las partículas de polvo del tamaño de un micrómetro, los restos de la formación de estrellas, se unen entre sí para formar guijarros de tamaño milimétrico o centimétrico. Estos luego se agregan en rocas más grandes y así sucesivamente. Pero no se comprende bien cómo ocurre exactamente esta primera etapa.

Eso se debe en parte a que los experimentos para estudiar este fenómeno son difíciles de realizar en la Tierra. En esta etapa temprana de la formación del planeta, las partículas de polvo probablemente chocan a velocidades de menos de 1 centímetro por segundo y esto solo puede reproducirse y estudiarse en condiciones de microgravedad.

Entonces, la misión, llamada REXUS 12, fue un salto suborbital que generó hasta 3 minutos de microgravedad para estudiar cómo se unen las partículas de polvo. El experimento fue diseñado, construido y llevado a cabo para aumentar nuestro conocimiento sobre los procesos que dominan la primera fase de la formación del planeta, dicen Julie Brisset y sus colegas de la Universidad Técnica de Braunschweig en Alemania.

La misión espacial fue inusual porque Brisset y varios de sus colegas son estudiantes que trabajan para sus doctorados. REXUS son las siglas de Rocket Experiments University Students, un proyecto que está financiado en gran parte por el Centro Aeroespacial Alemán DLR.

El experimento es increíblemente simple. Consistía en una máquina que agita recipientes de vidrio con polvo para producir colisiones de partículas a la velocidad requerida. El polvo estaba formado por granos submilimétricos de dióxido de silicio esférico e irregular. Brisset y sus colegas grabaron en video todo el experimento a una velocidad de 170 cuadros por segundo para ver exactamente cómo se comportaban las partículas de polvo en condiciones de microgravedad.

Dicen que aprendieron algunas lecciones valiosas sobre los aspectos prácticos de este tipo de trabajo. Por ejemplo, sus recipientes de vidrio se recubrieron especialmente con una capa anti-adhesiva diseñada para evitar que el polvo se adhiera a las paredes del recipiente.

Pero esto no fue tan eficiente como esperaban. Los agregados de polvo ... poseen una eficacia de adherencia muy alta con las paredes de vidrio de los contenedores de partículas, a pesar de que en realidad estaban recubiertos con una capa antiadherente de nanopartículas, dicen Brisset y compañía. Por lo tanto, en el futuro será importante encontrar mejores formas de prevenir este tipo de adherencias.

También notaron que las condiciones de microgravedad durante el experimento estaban lejos de ser perfectas y que esto provocó que parte del polvo se acumulara en una esquina de los contenedores. Brisset y sus colegas dicen que esto fue el resultado de las aceleraciones causadas por la resistencia atmosférica residual y el giro del cohete.

El equipo también dice que si tuvieran la oportunidad de ejecutar el experimento nuevamente, usarían una cámara con más memoria interna para poder usar una frecuencia de cuadros más alta para grabar los datos.

Brisset y compañía aún tienen que publicar un análisis detallado de sus datos. Pero cuando las partículas chocan, hay esencialmente tres resultados posibles: pueden rebotar, pegarse para formar partículas más grandes o fragmentarse en partículas más pequeñas. Los teóricos creen que el resultado depende solo de la masa de las partículas y su velocidad y han creado una especie de diagrama de fase que muestra lo que debería suceder con los diferentes valores de estas variables (ver diagrama anterior).

De hecho, las imágenes de este documento muestran cómo los agregados de polvo se combinan para formar partículas más grandes. Será interesante ver si los datos proporcionan información más detallada sobre este proceso y si las predicciones teóricas de la forma en que los agregados de polvo realmente coinciden con sus observaciones experimentales.

Ref: arxiv.org/abs/1308.3645 : Experimento de colisión y agregación de partículas suborbitales (SPACE): estudio del comportamiento de colisión de agregados de polvo de tamaño submilimétrico en el vuelo del cohete suborbital REXUS 12

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