Astronomia per al Segle XXI

1
Astronomia per al Segle XXI

• Xavier Barcons
• Instituto de Física de Cantabria (CSIC-UC)
• Gestor del Programa Nacional dAstronomia i
  Astrofísica (MEC)

2
LAstronomia, avui

• Concepte ampli
• Observacions astronòmiques (multi banda, des de
  Terra i des de lespai)
• Teoria i computació
• Expedicions in-situ a lespai
• Forta relació amb la Física, la Química, la
  Geologia, la Biologia, etc.
• Internacional, amb tendència a la globalització
• Competitiva i co-operativa
• Molt atractiva al gran públic

3
Índex

• On som?
• LAstronomia a Espanya
• LAstronomia a Europa
• Algunes fites importants de lAstronomia recent
• El futur de lAstronomia
• Els objectius científics
• Les infrastructures per a les pròximes dècades
• Conclusions

4
1. On som?

• LAstronomia a Espanya
• LAstronomia a Europa

5
LAstronomia a Espanya

• Disciplina jove i emergent sha multiplicat per
  100 en 30 anys
• Actualment té uns 500 investigadors (més uns 150
  tècnics), la meitat amb plaça permanent.
• Infrastructures importants (GTC, Yebes) i
  participació en projectes internacionals (ESA,
  ESO?).
• Més del 5 de les publicacions en Astronomia
  arreu del món (només el 3 de mitja a totes les
  disciplines)

6
Centres i grups de recerca
Total uns 30 centres
OAN
UV
UB
IAA
IAC
7
Dedicació a diferents temes
8
Algunes peculiaritats...
Informe sobre la Astronomía Española 1999-2002
(SEA)
9
Gran Telescopio Canarias (GTC)
Pertany als governs de Canàries i dEspanya, amb
participacions de Mèxic i la Universitat de
Florida (5 cadascun).
10,4m de diàmetre Roque de Los Muchachos
Primera llum Principis de 2006 Commissioning
2006 Dia 1 Principis de 2007
10
Observatoris a territori espanyol
Pico Veleta
Yebes
Teide
Sierra Nevada
Calar Alto
Roque de Los Muchachos
11
Indicadors de qualitat i esforç
Física i Ciències de lEspai
Indicadores Bibliométricos de la actividad
científica española (FECYT)
12
LAstronomia Europea

• European Space Agency (ESA)
• Diferents activitats civils a lespai (indústria,
  comunicacions, microgravetat, exploració,
  ciència, etc.)
• Pressupost anual per al Programa Científic 370 M
  (la NASA hi gasta gt 2000 M)
• Una dotzena de missions científiques actives
• Espanya és membre fundador (1975)
• European Southern Observatory (ESO)
• Observatoris a Chile (Paranal, La Silla, Atacama)
• Seu central a Garching (Alemanya)
• Pressupost anual duns 100 M
• Espanya està negociant ladhesió per a mitjans de
  2006
• Activitats finançades per la Comissió Europea
  (OPTICON, RADIONET, ELT Design Studies,... i
  ASTRONET)

13
IRSI Darwin
XEUS
2015
Solar Orbiter
LISA
GAIA
Bepi Colombo
2012
JWST
LISA-PF
Herschel
PLANCK
2007
COROT
Venus Express
2005
Rosetta
Double Star
ESA
Integral
SMART-1
Mars Express
ESA/ NASA
XMM Newton
Huygens/ Cassini
Cluster II
ESA/ JAXA
SOHO/ Cluster
Ulyses
ISO
HST
Sol/STP Cometes, llunes i planetes
Observatoris Física fonamental
14
El Sol

• Ulysses (1990) Exploració dels pols del solars,
  vent solar, medi interplanetari i Júpiter.

• SOHO (1995) Estudi de linterior, latmosfera i
  la corona Solar.

15
Lentorn de la Terra i el clima espacial

• Cluster II (2000) Plasma al voltant de la Terra,
  interacció amb el vent solar, magnetosfera, cua
  magnètica de la Terra, etc.

• Double Star (2003).

16
Exploració de planetes i llunes

• Venus Express (Nov 2005) Exploració de
  latmosfera de Venus i els seus efectes sobre la
  superfície

• SMART-1 (2003) Missió a la Lluna per a provar un
  nou sistema de propulsió elèctrica, buscar
  metalls a la Lluna i observar el pols de la Lluna.

17
Exploració de planetes i Llunes Mars Express
(2003)
18
Saturn i les seves llunes Cassini/Huygens (1997)
19
Cometes

• Rosetta (2004, arribada al 2014) Seguiment i
  atterratge al Cometa Churyumov-Gerasimenko.
  Anàlisi física i química in-situ del cometa

• Giotto (1986) Viatge al Cometa Halley, fins a
  500 km del nucli.

Pilae
20
Observatoris Europeus
Roque (GTC)
Calar Alto
21
(No Transcript)
22
Hubble Space Telescope (NASA/ ESA)
23
XMM-Newton
24
INTEGRAL
25
2. Algunes fites importants de lAstronomia
recent

• (una selecció subjectiva)

26
Progressos importants (highlights) dels darrers
anys

• Identificació dels Gamma-Ray Bursts
• Lenergia fosca, component principal de lUnivers
• Quan es formaren els estels?
• Els quàsars tenen forats negres gegants
• Forats negres a totes les galàxies
• Descobriment de un munt dexo-planetes
• Aigua per tota la Galàxia!
• Aigua a Mart, platges a Tità.

27
LOrigen dels Gamma-Ray Bursts (GRB)
Els GRBs estàn associats a galàxies llunyanes

• Possibles origens
• Hiper-noves
• Collisions destels de neutrons

28
Lenergia fosca, component dominant de lUnivers
29
Quan es formaren els estels?
Més de la meitat es formaren fa 10 mil Manys
30
Forats negres a totes les galàxies
Els centres de les galàxies giren massa
ràpidament, excepte si tenen una massa fosca
gegant al nucli
Al centre de la Galàxia hi ha un forat negre de
2,5 milions de masses solars
31
Els quàsars tenen forats negres gegants
MCG-6-30-15
Efectes dun forat negre sobre la línia demissió
del ferro
Sense rotació
Amb rotació màxima
32
Descobriment dun munt dexo-planetes
1995 M. Mayor i D. Queloz descobreixen el
planeta 51 Peg B pels moviments del estel 51 Peg
A
Més de 130 exo-planetes!
33
Aigua per tota la Galàxia
Tità
Orion
Sgr B2
? Oph
34
Aigua a Mart, platges a Tità
35
3. El futur de lAstronomia

• Els objectius científics
• Infrastructures projectes en curs
• Infrastructures projectes en estudi

36
Els reptes científics temes de recerca en
Astronomia per a les pròximes dècades

• Cosmic Vision 2015-2025 (ESA)
• ELT, SKA, etc.
• ASTRONET Coordinació de ESA, ESO i les agències
  dels Estats Europeus (F, NL, UK, NOTSA, D, E, I)

37
Cosmic Vision 2015-2025

• Quines són les condicions per a la formació de
  planetes i la vida?
• Com funciona el Sistema Solar?
• Quines són les lleis físiques fonamentals de
  lUnivers?
• Com es va originar lUnivers i de què està fet?

38
Quines són les condicions per la formació de
planetes i la vida?

• De gas i pols a estels i planetes
• Dels exo-planetes als bio-marcadors
• Vida i habitabilitat al Sistema Solar

39
Com funciona el Sistema Solar?

• Des del Sol als confins del Sistema Solar
• Els gegants gasosos i les seves Llunes
• Les rajoles del Sistema Solar Asteroides i
  cossos menors

40
Quines són les lleis físiques fonamentals de
lUnivers?

• Explorant els límits de la física actual
• LUnivers dones gravitatòries
• Matèria en condicions extremes

41
Com es va originar lUnivers i de què està fet?

• LUnivers primitiu
• LUnivers en creixement
• LUnivers violent en evolució

42
Els objectius per als telescopis òptics del futur

• Planetes i estels
• Estels i galàxies
• Galàxies i Cosmologia

43
Planetes i estels

• Exo-planetes planetes tipus Terra zones
  habitables, Planetes al voltant destels tipus
  Sol i Signatura espectroscòpica de la vida
• Asteroides, cossos menors i objectes
  trans-neptunians
• Estels i discs circum-estel.lars
• La mort dels estels

44
Estels i galàxies

• El medi inter-estel.lar
• Poblacions este.lars a altres galàxies
• Cúmuls globulars
• Forats negres gegants

45
Galàxies i Cosmologia

• Els paràmetres cosmològics matèria fosca i
  energia fosca
• La primera llum a lUnivers
• Evolució de les galàxies

46
SKA (Square Kilometre Array) Objectius científics

• Proves de la Relativitat General en condicions
  extremes a Pulsars i Forats Negres
• Evolució de galàxies, cosmologia, matèria fosca i
  energia fosca
• Els primers forats negres i els primers estels
• Buscant planetes i vida
• Lorigen i la evolució del magnetisme còsmic

47
ASTRONET

• Fer un cens de les capacitats científiques i
  tecnològiques dins lAstronomia a Europa
• Plantejar uns objectius científics de futur La
  Visió Científica de lAstronomia Europea
• Dissenyar un mapa dinfrastructures viable que
  condueixi als objectius científics que es
  plantegen

48
Les infrastructures Projectes en curs
49
Més a prop del Sol SOLar Orbiter

• Òrbita a 0.2 Unitats Astronòmiques (5 vegades més
  a prop del Sol que la Terra)
• Mesures locals de partícules i camps magnètics
  dins de la heliosfera
• Mapes de latmosfera solar a molt alta resolució
  (35 km)
• Seguiment en co-rotació de la evolució de les
  protuberàncies
• Caracterització dels pols solars
• Llançament al 2013-2015

50
Exploració planetària Venus Express

• Estudi de latmosfera de Venus
• Composició
• Circulació
• Interacció amb la superfície
• Interacció amb el vent solar
• Llançament Octubre 2005

51
Exploració planetària Bepi Colombo a Mercuri

• Llançament al 2013
• Dos satèllits (MPO i MMO) amb òrbites diferents
• Mapes de la superfície i estructura de la
  magnetosfera

52
LUnivers primitiu i linfraroig llunyà
Llançament 2007 Rang IR llunyà i Submilimètric
Llançament 2007 Rang microones
PLANCK
HERSCHEL
53
James Webb Space Telescope el successor del
Hubble
Llançament 2012 (NASA/ESA) Telescopi infraroig
per a lobservació de lUnivers distant
54
GAIA El mapa complert de la Galàxia

• Llançament 2012
• Mapa de la Galàxia en 6 dimensions posició i
  velocitat de gairebé 1 milió destels
• Com es formà la
• Galàxia?

55
LISA Observatori dOnes Gravitatòries

• Interferòmetre de tres satèllits en caiguda
  lliure
• Missió de prova tecnològica (LISA-PF) 2009
• Llançament 2012-2014

56
VLTI El primer interferòmetre òptic
Resol.lució esperada 1-20 mas
57
ALMA Atacama Large Millimetre Array

• Unes 64 antenes de 12m de diàmetre
• Llano de Chajnantor, Atacama Chile (5000 m)
• Resol.lució 10 mas
• Operació de 0.3 a 9 mm
• Ciència
• Univers primitiu
• Molècules
• Formació destels i planetes
• Començament doperacions científiques 2012

58
Les infrastructures projectes en preparació o
estudi
59
Exploració del Sistema Solar
Mars Exploration Programme
Jupiter Explorer Programme
NEO sample return
60
Del Sol als confins del Sistema Solar
Solar Polar Orbiter
Interstellar Heliopause Probe
Earths Magnetospheric Swarm
61
Observatoris espacials
XEUS Observatori de raigs X
DARWIN Interferòmetre IR
62
Extremely Large Telescope(s)

• Telescopis gegants (30-100m) operant a lòptic i
  infraroig
• Miralls segmentats (actuadors, etc.)

• Col.laboració tecnològica internacional
• A Europa, liderat per ESO
• Projecte de la CE ELT Design Studies 2005-09.

63
Square Kilometre Array

• Col.lecció dantenes de radio, sumant prop dun
  km quadrat dàrea collectora
• Interferòmetre, amb un gran nombre dantenes
  sobre un gran rang de línies de base
• Projecte internacional, amb collaboracions de
  tots 5 continents

64
4. Conclusions

• LAstronomia té, a principis del segle XXI, una
  vitalitat impressionant.
• Els objectius científics de la recerca
  Astronòmica han evolucionat i estan en constant
  revisió.
• Els projectes per a les pròximes dues dècades són
  molt ambiciosos.
• Les infrastructures que sestan preparant són
  molt costoses.
• La collaboració internacional és essencial.