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Júpiter visto como nunca antes
European Southern Observatory (ESO)
Una observación de Júpiter de dos horas de duración, en la cual se empleó una técnica superior para reducir al máximo la borrosidad atmosférica, ha producido la imagen más nítida de este planeta jamás obtenida desde un observatorio terrestre.
a serie de 265 tomas fue obtenida con el prototipo de un instrumento llamado
Multi-Conjugate Adaptive Optics Demonstrator - MAD” (o Demostrador de Óptica Adaptativa Multi-Conjugada en español). Este instrumento, montado en el Very Large Telescope VLT (Paranal, Chile), ha revelado cambios en la nubosidad de Júpiter, probablemente como consecuencia de la agitación global ocurrida en ese mundo hace más de un año atrás.

Por décadas, científicos e ingenieros han soñado con tener la capacidad de corregir las distorsiones atmosféricas en las imágenes de campo ancho. Las nuevas imágenes de Júpiter prueban el valor de la avanzada tecnología del dispositivo MAD, el cual usa dos o más estrellas guía en lugar de una como referencias para remover la borrosidad introducida por la turbulencia atmosférica, en un campo de visión treinta veces más grande que lo que pueden hacer las técnicas existentes [1].

“Este tipo de óptica adaptativa es muy ventajosa para observar a grandes objetos, tales como planetas, grupos de estrellas o nebulosas”, dice el investigador principal Franck Marchis, de UC Berkeley y el Instituto SETI en Mountain View, California, EEUU. “Si bien la óptica adaptativa común proporciona una excelente corrección en un pequeño campo de visión, MAD proporciona una buena corrección en un área mucho más grande del cielo. Y, de hecho, si no fuera por el MAD, no habríamos sido capaces de realizar estas increíbles observaciones”.

El dispositivo MAD permitió a los investigadores observar a Júpiter por casi dos horas, entre los días 16 y 17 de agosto de 2008, lo que constituye una duración record, según los científicos del equipo de observación. Los sistemas convencionales de óptica adaptativa que usan una sola luna de Júpiter como referencia, no pueden monitorear a Júpiter durante mucho tiempo, porque la luna se aleja demasiado del planeta. Por otra parte el Telescopio Espacial Hubble no puede observar a Júpiter de manera continua por más de 50 minutos aproximadamente, debido a que su campo de visión es regularmente bloqueado por la Tierra durante la órbita de 96 minutos del mismo.
Júpiter visto por el VLT
El dispositivo MAD permitió a los investigadores observar a Júpiter por casi dos horas, entre los días 16 y 17 de agosto de 2008, lo que constituye una duración record, según los científicos del equipo de observación. Esta foto en “falso color” es la combinación de una serie de imágenes tomadas a través de tres filtros diferentes (2, 2.14, y 2.16 micrones). La resolución obtenida
–90 mili-arcsec en todo el disco planetario– permite ver detalles de 300 km de diámetro, todo un record para imágenes similares obtenidas desde la Tierra.
La gran mancha roja no es visible en esta imagen porque durante el estudio se encontraba del otro lado del planeta.
Las observaciones se realizaron a longitudes de onda infrarrojas donde es más importante la absorción debida al hidrógeno y al metano. Esto explica las diferencias de color cuando observamos a Júpiter en luz visible. Esta absorción significa que la luz puede ser reflejada solamente por la nubosidad que se encuentra a grandes alturas, y no por las nubes que se encuentran en las profundidades. La nubosidad a la que nos referimos se encuentra en la muy estable región superior de la troposfera de Júpiter, donde la presión oscila entre 0.15 y 0.3 bar. Dentro de esta región estable la mezcla entre los elementos es débil, por lo que las pequeñas partículas de las nubes pueden sobrevivir por días e incluso años, según sus tamaños y velocidades de caída. Adicionalmente, cerca de los polos del planeta, una nubosidad estratosférica más elevada (zonas azuladas) es producida por las interacciones con las partículas atrapadas por el intenso campo magnético de Júpiter. (ESO)
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Al usar el MAD, la astrónoma Paola Amico del ESO, el director del proyecto MAD Enrico Marchetti y Sébastien Tordo del equipo MAD, siguieron los movimientos de dos de las lunas más grandes de Júpiter, Io y Europa –una a cada lado del planeta– para proporcionar una buena corrección en todo el disco del planeta. “Fue la observación más desafiante que efectuamos con el MAD, porque tuvimos que seguir con gran precisión a dos lunas que se desplazan a diferentes velocidades y, al mismo tiempo, perseguir a Júpiter”, dice Marchetti.

Con estas exclusivas imágenes, el equipo descubrió una importante alteración en el brillo de la nubosidad ecuatorial, que se encuentra formando un cinturón de 16 000 km de ancho sobre el ecuador de Júpiter [2]. Pero más luz solar reflejada por la nubosidad atmosférica superior significa que esta nubosidad se ha incrementado, o que se ha desplazado a mayores altitudes. “La parte más brillante se había desplazado al sur por más de 6000 km”, explica el miembro del equipo de Mike Wong.

A esta conclusión se llegó después de comparar las nuevas imágenes con las obtenidas en el 2005 por Wong y colega Imke de Pater, los cuales trabajaron con el Telescopio Espacial Hubble. Las imágenes del Hubble, tomadas a longitudes de ondas infrarrojas muy similares a las que se usaron en el estudio del VLT, muestran una mayor nubosidad en la mitad septentrional de la brillante zona ecuatorial, mientras que las imágenes del VLT del 2008 muestran un claro desplazamiento hacia el sur.

“La variación que observamos en la nubosidad podría estar relacionada a los grandes cambios en los patrones de nubes asociados con la perturbación a nivel global que sufrió el planeta el último año, pero necesitamos más datos para estimar con precisión cuándo se produjeron estos cambios”, declara Wong.
Notas

[1] Los telescopios terrestres padecen del efecto de desenfoque (borrosidad) provocado por la turbulencia atmosférica. Esta turbulencia hace titilar a las estrellas en una forma que deleita los poetas, pero que frustra a los astrónomos, ya que elimina los detalles finos de las imágenes. Sin embargo, con las técnicas de Óptica Adaptativa (OA), este gran inconveniente se puede superar de modo que los telescopios basados en tierra pueden producir imágenes tan nítidas como lo permite la teoría, es decir, aproximándose a las condiciones en el espacio. Los sistemas de Óptica Adaptativa emplean un espejo deformable controlado por computadora para contrarrestar la distorsión de la imagen introducida por la turbulencia atmosférica. Se basa en correcciones ópticas en tiempo real a partir de los datos de la imagen obtenidos por un “sensor de frente de ondas” (una cámara especial) a muy alta velocidad, muchos cientos de veces por segundo. En la actualidad los sistemas de OA solamente pueden corregir el efecto de la turbulencia atmosférica en una región muy pequeña del cielo –típicamente 15 arcsec o menos– la corrección se degrada muy rápidamente cuando nos alejamos del eje central. Para superar esta limitación, los ingenieros han desarrollado nuevas técnicas, una de las cuales es la llamada óptica adaptativa multi-conjugada.

[2] La nubosidad, que podría ser hidracina –un compuesto de nitrógeno que se usa en la Tierra como combustible de algunos cohetes– o posiblemente cristales congelados de amoníaco, agua o hidrosulfuro de amonio provenientes de las profundidades del planeta, es muy prominente en las imágenes en infrarrojo. Dado que la luz visible puede penetrar hasta niveles más profundos que la luz infrarroja detectada por el MAD (aproximadamente 2 micrones), los telescopios ópticos pueden ver la luz reflejada por las nubes gruesas y profundas situadas por debajo de la nubosidad. Esta nubosidad se comporta un poco como las partículas que se encuentran en la parte superior de las tormentas eléctricas terrestres (nubes de aspecto «algodonoso» conocidas como cumulonimbus anvils) o en las plumas de ceniza de las grandes erupciones volcánicas, que se elevan hasta la atmósfera superior y se propagan por todo el mundo. En Júpiter, el amoníaco inyectado en la atmósfera superior también interactúa con la luz solar para formar hidracina, que se condensa en una bruma de finas partículas de hielo. La química de la hidracina en la atmósfera de Júpiter es similar a la que se produce en la atmósfera de la Tierra luego de una erupción volcánica, cuando el dióxido de azufre se convierte en ácido sulfúrico por acción de la luz ultravioleta solar.
Versión en español: Wilfredo Orozco
 
Mendoza, Argentina, 26 de Noviembre de 2008.
 
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