miércoles, 25 de septiembre de 2013

SPITZER ¿DONDE ESTÁ?

Telescopio Espacial Spitzer - Crédito: JPL-Caltech / NASA


El Telescopio Espacial SPITZER de la NASA, fue lanzado el 25 de agosto de 2003 desde el Centro Espacial Kennedy. Mantiene una órbita heliocéntrica similar a la de la Tierra, pero que lo aleja de nuestro planeta a razón de 15 millones de kilómetros por año.
Spitzer  esta equipado con un telescopio reflector de 85 cm de diámetro y al igual que otros telescopios infrarrojos espaciales, debido a la tasa de evaporación del helio líquido que se utiliza como refrigerante, la vida útil de telescopio es limitada.

En agosto pasado cumplió su 10 º aniversario, y a la fecha, ha evolucionado hasta convertirse en el principal observatorio de un esfuerzo no previsto en su diseño original: El estudio de los mundos que orbitan alrededor de otras estrellas, los  exoplanetas.
Originalmente, los ingenieros y científicos que construyeron Spitzer no tenían este objetivo en mente, pero su visionario trabajo permitió que fuera posible, utilizar esta capacidad inesperada. Gracias a la extraordinaria estabilidad de su diseño y una serie de repeticiones de ingeniería posteriores, el telescopio espacial ahora tiene poderes de observación más allá de sus límites y de las expectativas originales. 
"Cuando Spitzer, lanzado en 2003, la idea de que íbamos a usar para estudiar los exoplanetas era tan loco que nadie (lo)  consideró," dijo Sean Carey del Spitzer Science Center de la NASA en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena. "Pero ahora el trabajo científico (relacionado con los) exoplaneta(s) se ha convertido en la piedra angular de lo que hacemos con el telescopio."
Spitzer ve el universo en luz infrarroja, que es un poco menos energética que la luz captada por nuestros ojos. La luz infrarroja puede pasar fácilmente a través del gas y polvo cósmico, lo que permite a los investigadores a mirar detenidamente en viveros con polvo estelar, los centros de las galaxias y la reciente formación de sistemas planetarios. 

Esta visión infrarroja de Spitzer le permite descubrir un exoplaneta. Cuando un exoplaneta efectúa un "tránsito" por delante de su estrella, bloquea una pequeña fracción de la luz de la estrella. Estos mini-eclipses son entrevistos por Spitzer y revelan el tamaño de un mundo extraño. 

Ubicación  de Spitzer - detalles aquí

Los exoplanetas emiten luz infrarroja, así, que Spitzer puede capturar y conocer sus composiciones atmosféricas. Cuando un exoplaneta orbita su sol, muestra las diferentes regiones de su superficie que las cámaras de Spitzer logran registrar; sus cambios en el brillo infrarrojo pueden hablar del clima del planeta. Una disminución en el brillo del exoplaneta cuando va detrás de su estrella puede proporcionar una medición de la temperatura de este mundo alienígena. 
Mientras que el estudio de la formación de las estrellas y los ambientes polvorientos de la que se forman los planetas siempre había sido uno de los pilares del programa de ciencia de Spitzer, su trabajo relacionado con los exoplanetas sólo fue posible al llegar a un nivel sin precedentes de sensibilidad, más allá de las especificaciones del diseño original.
 Los investigadores habían concluido en realidad el diseño del telescopio en 1996, incluso antes se habían descubierto exoplanetas en tránsito. El alto grado de precisión en la medición de los cambios de brillo necesarios para la observación de exoplanetas en tránsito no se consideró viable en el infrarrojo porque ningún instrumento infrarrojo anterior había ofrecido nada parecido a lo que se necesitaba. 
Sin embargo, Spitzer fue construido para tener un excelente control de las variaciones de temperatura no deseadas y un sistema de apuntamiento de estrella que permiten orientarlo mejor de lo que se creía necesario para desempeñar sus funciones. Ambos elementos previstos en su diseño han dado dividendos que son pagados en la obtención con la extrema precisión requerida para el estudio de exoplanetas en tránsito. 
El hecho de que Spitzer pueda todavía hacer algún trabajo científico tiene que ser acreditado a algunos de los primeros que pusieron en juego  un pensamiento innovador. Spitzer fue cargado inicialmente con suficiente refrigerante para mantener a sus tres instrumentos científicos sensibles a la temperatura de funcionamiento durante al menos dos años y medio años. Esta misión "crio" terminó después de cinco años y medio de años antes de agotar el líquido refrigerante. 
Los ingenieros de Spitzer tenían un plan de seguridad incorporado. Un sistema de refrigeración pasiva que mantenia un conjunto de cámaras infrarrojas a una temperatura de funcionamiento súper bajo, de menos 407 grados Fahrenheit [menos 244 grados centígrados o 29 grados por encima del cero absoluto]. Las cámaras de infrarrojos han seguido funcionando a plena sensibilidad, dejando a Spitzer perseverar en una "caliente" extensión de la misión, por así decirlo, aunque todavía muy frío para los estándares terrestres.
Para lograr que Spitzer esté  tan fresco, está pintado de negro en el lado que mira enfrentando al Sol, permitiendo al telescopio irradiar una cantidad máxima de calor hacia el espacio. En el lado orientado al sol, Spitzer tiene una capa que refleja la mayor cantidad de calor del sol y los paneles solares como sea posible. Es el primer telescopio infrarrojo en utilizar este diseño innovador estableciendo el estándar para las misiones posteriores. 
A pesar de una excelente estabilidad del telescopio, un pequeño "bamboleo" fue detectado cuando señaló las estrellas que utilizó como objetivo. Las cámaras también mostraron pequeñas fluctuaciones de brillo cuando una estrella se movió ligeramente a través de un píxel individual de la cámara. La oscilación, junto con la pequeña variación en las cámaras, produjo un brillo periódico y regular de la luz de una estrella, por lo que la delicada tarea de medir tránsitos de exoplanetas que mucho más difícil. 
Para hacer frente a estos problemas, los ingenieros comenzaron primero cual era la fuente que provocaba la oscilación. Se dieron cuenta de que el telescopio temblaba siguiendo un ciclo cada hora. Este ciclo, coincidió con el de un calentador, que se inicia en forma periódica para mantener una batería a bordo de Spitzer a una cierta temperatura. El calentador causó un puntal entre los rastreadores de estrellas y para que el telescopio se flexione un poco, lo que hace posible la posición de la oscilación de telescopio en comparación con las estrellas permita ser rastreados.
 

Finalmente, en octubre de 2010, los ingenieros descubrieron que la calefacción no necesita mantener un ciclo de una hora y temperatura [30 minutos y aproximadamente 50 por ciento del calor]. Este truco sirvió para cortar bamboleo del telescopio por la mitad. 

Sin embargo, los ingenieros y científicos de Spitzer todavía no estaban satisfechos. En septiembre de 2011, tuvieron éxito en la reutilización del sensor de referencia de control de Spitzer que señala la cámara "Peak-Up". Esta cámara fue utilizada durante la misión original crio para permitir que la luz infrarroja se reuniera precisamente en un espectrómetro y  realizar calibraciones de rutina de las estrellas utilizadas como rastreadores del telescopio y que ayudan a destacar el observatorio. El telescopio natural se tambalea hacia atrás y adelante un poco a medida que se queda mirando a una estrella en particular o un objeto. Teniendo en cuenta que esta inquietud es  inevitable, ser capaz de controlarla para que  la luz pase dentro de la cámara de infrarrojos, es fundamental para obtener mediciones precisas. Los ingenieros aplicaron el pico hasta las observaciones de la cámara de infrarrojos, lo que permite a los astrónomos ubicar estrellas en el centro de un pixel de la cámara. 

Desde la reutilización de la cámara de pico plano, los astrónomos han tomado este proceso aún con más cuidado al "mapear" los caprichos de un solo píxel dentro de la cámara. Han encontrado esencialmente un "punto dulce" que devuelve las observaciones más estables. Alrededor del 90 por ciento de las observaciones de exoplanetas efectuadas por Spitzer están finamente dirigidas a un nivel sub-pixel, que le permite  llegar a un cuarto particular de un pixel. "Podemos usar la cámara Peak-Up para posicionarnos de manera muy precisa en la cámara y poner luz justo en la mejor parte de un píxel", dijo Carey. "Así que se pone la luz en el punto dulce y dejar (a) Spitzer mirar." 
Estos tres logros - el ciclico calentador modificado, la reutilización de la cámara Peak-Up y la caracterización en profundidad de píxeles individuales en la cámara - han más que duplicado la estabilidad de Spitzer y su orientación, dando el telescopio una exquisita sensibilidad a la hora de tomar las medidas de los exoplanetas.
"Debido a estas modificaciones de ingeniería, Spitzer se ha transformado en un telescopio exoplaneta-estudio", dijo Carey. "Esperamos un montón de gran ciencia exoplanetario venga de Spitzer en el futuro." 

Fuente: JPL-Caltech / NASA / Misión Spitzer

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