Al igual que el polvo se acumula en las esquinas y a lo largo de las estanterías de nuestras casas, el polvo también se acumula en el espacio. Pero cuando el polvo se deposita en el sistema solar, a menudo está en anillos. Varios anillos de polvo rodean el Sol. Los anillos trazan las órbitas deplanetas, cuya gravedad tira del polvo en su lugar alrededor del Sol, a medida que se desplaza hacia el centro del sistema solar.
El polvo consiste en restos triturados de la formación del sistema solar, hace unos 4.600 millones de años: escombros de colisiones de asteroides o migajas de cometas en llamas. El polvo se dispersa por todo el sistema solar, pero se acumula en los anillos granuladosSobre las órbitas de la Tierra y Venus, anillos que se pueden ver con telescopios en la Tierra. Al estudiar este polvo, de qué está hecho, de dónde viene y cómo se mueve a través del espacio, los científicos buscan pistas para comprender el nacimiento deplanetas y la composición de todo lo que vemos en el sistema solar.
Dos estudios recientes informan nuevos descubrimientos de anillos de polvo en el sistema solar interno. Un estudio utiliza datos de la NASA para delinear la evidencia de un anillo de polvo alrededor del Sol en la órbita de Mercurio. Un segundo estudio de la NASA identifica la fuente probable del anillo de polvo enLa órbita de Venus: un grupo de asteroides nunca antes detectados coorbitando con el planeta.
"No todos los días se descubre algo nuevo en el sistema solar interior", dijo Marc Kuchner, autor del estudio Venus y astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland ". Esto es justo en nuestro vecindario"
Otro anillo alrededor del sol
Guillermo Stenborg y Russell Howard, ambos científicos solares en el Laboratorio de Investigación Naval en Washington, DC, no se propusieron encontrar un anillo de polvo. "Lo encontramos por casualidad", dijo Stenborg, riendo. Los científicos resumieron sus hallazgos enun artículo publicado en El diario astrofísico el 21 de noviembre de 2018.
Describen evidencia de una fina neblina de polvo cósmico sobre la órbita de Mercurio, formando un anillo de unos 9.3 millones de millas de ancho. Mercurio - 3,030 millas de ancho, lo suficientemente grande como para que Estados Unidos continental se extienda - vadea a través de este vasto polvorastro mientras rodea el sol.
Irónicamente, los dos científicos tropezaron con el anillo de polvo mientras buscaban evidencia de una región libre de polvo cerca del Sol. A cierta distancia del Sol, según una predicción de décadas, el poderoso calor de la estrella debería vaporizar el polvo,Limpiando un tramo entero de espacio. Saber dónde está este límite puede informar a los científicos sobre la composición del polvo en sí, e insinuar cómo se formaron los planetas en el joven sistema solar.
Hasta ahora, no se ha encontrado evidencia de espacio libre de polvo, pero eso es en parte porque sería difícil de detectar desde la Tierra. No importa cómo se vean los científicos desde la Tierra, todo el polvo entre nosotros y el Sol se interpone en el camino, engañándolos para que piensen que quizás el espacio cerca del Sol es más polvoriento de lo que realmente es.
Stenborg y Howard pensaron que podrían solucionar este problema construyendo un modelo basado en imágenes del espacio interplanetario del satélite STEREO de la NASA, abreviatura de Observatorio de Relaciones Solares y Terrestres.
En última instancia, los dos querían probar su nuevo modelo en preparación para la sonda solar Parker de la NASA, que actualmente vuela una órbita altamente elíptica alrededor del Sol, balanceándose cada vez más cerca de la estrella durante los próximos siete años. Querían aplicar sutécnica para las imágenes que Parker enviará de regreso a la Tierra y verá cómo se comporta el polvo cerca del Sol.
Los científicos nunca han trabajado con datos recopilados en este territorio inexplorado, tan cerca del Sol. Modelos como Stenborg y Howard proporcionan un contexto crucial para comprender las observaciones de Parker Solar Probe, así como para insinuar qué tipo de entorno espacial se encontrará la nave espacialen - hollín o limpio brillante.
Dos tipos de luz aparecen en las imágenes ESTÉREO: luz de la atmósfera exterior ardiente del Sol, llamada corona, y la luz se refleja en todo el polvo que flota en el espacio. La luz del sol se refleja en este polvo, que orbita lentamente al Sol,es aproximadamente 100 veces más brillante que la luz coronal.
"Realmente no somos personas con polvo", dijo Howard, quien también es el científico principal de las cámaras en STEREO y Parker Solar Probe que toman fotos de la corona. "El polvo cerca del Sol simplemente aparece en nuestras observacionesy, en general, lo hemos tirado ". Los científicos solares como Howard, que estudian la actividad solar con fines tales como pronosticar un clima espacial inminente, incluidas explosiones gigantes de material solar que el Sol a veces puede enviarnos, han pasado años desarrollandotécnicas para eliminar el efecto de este polvo. Solo después de eliminar la contaminación lumínica del polvo pueden ver claramente lo que está haciendo la corona.
Los dos científicos construyeron su modelo como una herramienta para que otros eliminen el molesto polvo en las imágenes STEREO, y eventualmente Parker Solar Probe, pero la predicción del espacio libre de polvo permaneció en el fondo de sus mentes.podrían idear una forma de separar los dos tipos de luz y aislar el brillo del polvo, podrían descubrir cuánto polvo había realmente allí. Al descubrir que toda la luz en una imagen provenía solo de la corona, por ejemplo, podría indicar queHabía encontrado espacio libre de polvo por fin.
El anillo de polvo de Mercurio fue un hallazgo afortunado, un descubrimiento lateral que Stenborg y Howard hicieron mientras trabajaban en su modelo. Cuando utilizaron su nueva técnica en las imágenes STEREO, notaron un patrón de brillo mejorado a lo largo de la órbita de Mercurio: más polvo, es decir, a la luz de lo contrario habrían planeado descartar.
"No era una cosa aislada", dijo Howard. "Alrededor del Sol, independientemente de la posición de la nave espacial, podríamos ver el mismo aumento del cinco por ciento en el brillo o la densidad del polvo. Eso decía que algo estaba allí, y esalgo que se extiende alrededor del Sol ".
Los científicos nunca consideraron que podría existir un anillo a lo largo de la órbita de Mercurio, por lo que tal vez no se haya detectado hasta ahora, dijo Stenborg. "La gente pensaba que Mercurio, a diferencia de la Tierra o Venus, es demasiado pequeño y está demasiado cerca del Sol para capturar unanillo de polvo ", dijo." Esperaban que el viento solar y las fuerzas magnéticas del Sol expulsaran cualquier exceso de polvo en la órbita de Mercurio ".
Con un descubrimiento inesperado y una nueva herramienta sensible en su haber, los investigadores todavía están interesados en la zona libre de polvo. A medida que la Sonda Solar Parker continúa su exploración de la corona, su modelo puede ayudar a otros a revelar cualquier otro conejito de polvo que esté al acecho cerca delDom.
Asteroides ocultos en la órbita de Venus
Esta no es la primera vez que los científicos encuentran un anillo de polvo en el sistema solar interno. Hace veinticinco años, los científicos descubrieron que la Tierra orbita al Sol dentro de un anillo gigante de polvo. Otros descubrieron un anillo similar cerca de la órbita de Venus, primero usando datos de archivo de las sondas espaciales Helios germano-estadounidenses en 2007, y luego confirmando en 2013, con datos STEREO.
Desde entonces, los científicos determinaron que el anillo de polvo en la órbita de la Tierra proviene en gran medida del cinturón de asteroides, la vasta región en forma de rosquilla entre Marte y Júpiter donde viven la mayoría de los asteroides del sistema solar. Estos asteroides rocosos chocan constantemente entre sí, desprendiéndosepolvo que se desplaza más profundamente hacia la gravedad del Sol, a menos que la gravedad de la Tierra separe el polvo, hacia la órbita de nuestro planeta
Al principio, parecía probable que el anillo de polvo de Venus se formara como el de la Tierra, a partir del polvo producido en otras partes del sistema solar. Pero cuando el astrofísico de Goddard, Petr Pokorny, modeló el polvo en espiral hacia el Sol desde el cinturón de asteroides, sus simulaciones produjeron un anillo que coincidíaobservaciones del anillo de la Tierra, pero no de Venus '.
Esta discrepancia le hizo preguntarse si no es el cinturón de asteroides, ¿de dónde más proviene el polvo en la órbita de Venus? Después de una serie de simulaciones, Pokorny y su compañero de investigación Marc Kuchner plantearon la hipótesis de que proviene de un grupo de nunca antes detectadoasteroides que orbitan el Sol junto a Venus. Publicaron su trabajo en Las letras del diario astrofísico el 12 de marzo de 2019.
"Creo que lo más emocionante de este resultado es que sugiere una nueva población de asteroides que probablemente tenga pistas sobre cómo se formó el sistema solar", dijo Kuchner. Si Pokorny y Kuchner pueden observarlos, esta familia de asteroides podría arrojar luzen las primeras historias de la Tierra y Venus. Visto con las herramientas adecuadas, los asteroides también podrían revelar pistas sobre la diversidad química del sistema solar.
Debido a que está disperso en una órbita más grande, el anillo de polvo de Venus es mucho más grande que el anillo recientemente detectado en Mercurio. Aproximadamente 16 millones de millas de arriba a abajo y 6 millones de millas de ancho, el anillo está lleno de polvo cuyos granos más grandes son aproximadamentedel tamaño de aquellos en papel de lija grueso. Es aproximadamente un 10 por ciento más denso con el polvo que el espacio circundante. Aún así, es difuso: empaque todo el polvo en el anillo, y todo lo que obtendría es un asteroide de dos millas de ancho.
Usando una docena de herramientas de modelado diferentes para simular cómo se mueve el polvo alrededor del sistema solar, Pokorny modeló todas las fuentes de polvo que se le ocurrieron, buscando un anillo de Venus simulado que coincidiera con las observaciones. La lista de todas las fuentes que probó suena comouna lista de todos los objetos rocosos del sistema solar: asteroides del cinturón principal, cometas de la nube de Oort, cometas de tipo Halley, cometas de la familia Júpiter, colisiones recientes en el cinturón de asteroides.
"Pero ninguno de ellos funcionó", dijo Kuchner. "Entonces, comenzamos a crear nuestras propias fuentes de polvo".
Tal vez, pensaron los dos científicos, el polvo provenía de asteroides mucho más cercanos a Venus que el cinturón de asteroides. Podría haber un grupo de asteroides que orbitan el Sol con Venus, lo que significa que comparten la órbita de Venus, pero se mantienen lejosdel planeta, a menudo al otro lado del Sol. Pokorny y Kuchner razonaron que un grupo de asteroides en la órbita de Venus podría no haber sido detectado hasta ahora porque es difícil apuntar los telescopios terrestres en esa dirección, tan cerca del Sol, sin luzinterferencia del sol.
Los asteroides en órbita son un ejemplo de lo que se llama resonancia, un patrón orbital que bloquea diferentes órbitas, dependiendo de cómo se encuentren sus influencias gravitacionales. Pokorny y Kuchner modelaron muchas resonancias potenciales: asteroides que rodean el Sol dos veces por cada tres deLas órbitas de Venus, por ejemplo, o nueve veces para Venus 'diez, y una por una. De todas las posibilidades, un solo grupo produjo una simulación realista del anillo de polvo de Venus: un paquete de asteroides que ocupa la órbita de Venus, coincidiendo con Venus'viajes alrededor del sol uno por uno.
Pero los científicos no pudieron simplemente llamarlo un día después de encontrar una solución hipotética que funcionó. "Pensamos que habíamos descubierto esta población de asteroides, pero luego tuvimos que demostrarlo y demostrar que funciona", dijo Pokorny.se emocionó, pero luego te das cuenta, 'Oh, hay mucho trabajo por hacer' "
Tenían que demostrar que la existencia misma de los asteroides tiene sentido en el sistema solar. Era poco probable, se dieron cuenta, que los asteroides en estas órbitas circulares especiales cerca de Venus llegaran desde otro lugar como el cinturón de asteroides. Su hipótesistendría más sentido si los asteroides hubieran estado allí desde el comienzo del sistema solar.
Los científicos construyeron otro modelo, esta vez comenzando con una multitud de 10,000 asteroides vecinos a Venus. Permitieron que la simulación avanzara rápidamente a través de 4.500 millones de años de historia del sistema solar, incorporando todos los efectos gravitacionales de cada uno de los planetas. Cuando el modelo alcanzóen la actualidad, alrededor de 800 de sus asteroides de prueba sobrevivieron a la prueba del tiempo.
Pokorny considera que esto es una tasa de supervivencia optimista. Indica que los asteroides podrían haberse formado cerca de la órbita de Venus en el caos del sistema solar temprano, y algunos podrían permanecer allí hoy, alimentando el anillo de polvo cercano.
El siguiente paso es en realidad fijar y observar los esquivos asteroides. "Si hay algo allí, deberíamos poder encontrarlo", dijo Pokorny. Su existencia podría verificarse con telescopios espaciales como Hubble, o tal vez el espacio interplanetario-impresores similares a los de STEREO. Entonces, los científicos tendrán más preguntas que responder: ¿Cuántos de ellos hay y qué tan grandes son? ¿Están arrojando polvo continuamente, o solo hubo un evento de ruptura?
Anillos de polvo alrededor de otras estrellas
Los anillos de polvo que el pastor de Mercurio y Venus están a uno o dos planetas de distancia, pero los científicos han visto muchos otros anillos de polvo en sistemas estelares distantes. Los anillos de polvo enormes pueden ser más fáciles de detectar que los exoplanetas, y podrían usarse para inferir la existenciade planetas ocultos, e incluso sus propiedades orbitales.
Pero interpretar los anillos de polvo extrasolar no es sencillo. "Para modelar y leer con precisión los anillos de polvo alrededor de otras estrellas, primero tenemos que entender la física del polvo en nuestro propio patio trasero", dijo Kuchner. Al estudiar el polvo vecinoanillos en Mercurio, Venus y la Tierra, donde el polvo traza los efectos duraderos de la gravedad en el sistema solar, los científicos pueden desarrollar técnicas para leer entre los anillos de polvo, tanto cerca como lejos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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