martes, 27 de mayo de 2014

TITÁN PUESTA DE SOL Y LA ATMÓSFERA DE LOS EXOPLANETAS



 Esta imagen compuesta en falso color, fue construida a partir de los datos obtenidos por la Nave Espacial Cassini de la NASA, y muestra los anillos de Saturno y su hemisferio sur; fue hecha mediante 65 observaciones individuales por el espectrómetro visual e infrarrojo cercano de la luz de la Cassini, el 01 de noviembre de 2008. Las observaciones tuvieron una duración de 6 minutos. Crédito: NASA /JPL / Universidad de Arizona

Durante siete años un instrumento del tamaño de un pequeño refrigerador que se encuentra a bordo de la nave espacial Cassini de la NASA al girar alrededor de Saturno ha investigado los patrones del clima, la composición de los hidrocarburos de la superficie de la luna de Saturno; Titán, sus capas de aerosol de la bruma que lo cubre y la mezcla sucia de hielo en los anillos de Saturno. En la imagen superior se muestra un ejemplo, es una imagen compuesta en colores falsos producida mediante 65 observaciones individuales del espectrómetro de mapeo visual e infrarrojo (VIMSVisual and Infrared Mapping Spectrometer) de la nave espacial Cassini.

La misión Cassini-Huygens es un proyecto cooperativo de la NASA, de la Agencia Espacial Europea [ESA] y la Agencia Espacial Italiana [ASI]. El JPL, una División del Instituto de Tecnología de Pasadena, California [Caltech] dirige la Misión para la el Directorio de Misiones de la NASA en Washington; el equipo VIMS tiene su base en la Universidad de Arizona en Tucson. Los científicos que trabajan con datos de la misión Cassini de la NASA han desarrollado una nueva forma de entender las atmósferas de exoplanetas usando el smog-envuelto, la luna de Saturno, Titán, como un stand-in.La nueva técnica muestra la dramática influencia que los cielos brumosos podrían tener sobre nuestra capacidad de aprender acerca de estos mundos alienígenas orbitando estrellas distantes.


Representación artística de la Nave Espacial Cassini de la NASA, observando una puesta de Sol a través de la brumosa atmósfera de Titán. Crédito: NASA / JPL-Caltech
  
El trabajo fue realizado por un equipo de investigadores dirigido por Tyler Robinson, un Postdoctoral Research Fellow de la NASA en el Centro de Investigación Ames de la NASA en Moffet Field, California; los hallazgos han sido publicados el 26 de mayo de 2014 en las actas de la Academia Nacional de Ciencias. "Resulta que hay muchas cosas que usted puede aprender de mirar una puesta de sol", dijo Robinson.
 La luz de puestas de sol, las estrellas y los planetas se pueden separar en sus colores componentes para crear espectros, como prismas hacen con la luz del sol, con el fin de obtener la información oculta. A pesar de las distancias asombrosas a otros sistemas planetarios, en los últimos años los investigadores han comenzado a desarrollar técnicas para la recolección de los espectros de exoplanetas. Cuando uno de estos mundos tránsitos, o pasa por delante de su estrella vista desde la Tierra, algunas de luz de la estrella viaja a través de la atmósfera del exoplanetas, donde se cambia en sutiles, pero mensurables, formas. Este proceso imprime información sobre el planeta que puede ser recogida por los telescopios. Los espectros resultantes son un registro de esa huella. El espectro  permite a los científicos desentrañar los detalles sobre los exoplanetas cuando estos son similares, tales como los aspectos de la temperatura, la composición y la estructura de sus atmósferas.

Robinson y sus colegas exploran una similitud entre los tránsitos de los exoplanetas y las  puestas de sol presenciados por la nave espacial Cassini en Titán. Estas observaciones, llamadas ocultaciones solares, permitieron efectivamente a los científicos observar Titán como si fuera un exoplaneta en tránsito, sin tener que salir del sistema solar. En el proceso, las puestas de sol de Titán revelaron cuán dramático pueden ser los efectos de las nieblas.
Varios mundos en nuestro propio sistema solar, incluyendo Titán, están cubiertos por las nubes y brumas a gran altitud. Los científicos esperan que muchos exoplanetas se oscurecieran de manera similar. Las nubes y brumas crean una variedad de efectos complicados que los investigadores deben trabajar para separar de la firma de estas atmósferas exóticas, porque así presentan un obstáculo importante para la comprensión de las observaciones de tránsito. Debido a la complejidad y la potencia de cálculo necesaria para hacer frente a las brumas, los modelos utilizados para entender los espectros de exoplanetas suelen simplificar sus efectos. “Antes, no estaba claro exactamente cómo las brumas estaban afectando las observaciones de los exoplanetas en tránsito", dijo Robinson. "Así que nos dirigimos a Titán, un mundo nebuloso en nuestro propio sistema solar que ha sido ampliamente estudiado por la Cassini".
El equipo utilizó cuatro observaciones de Titán realizadas entre 2006 y 2011 por el espectrómetro de mapeo visual e infrarrojo de la Cassini. Su análisis proporcionó resultados que incluyeron los efectos complejos, debido a las brumas, que ahora se pueden comparar con las observaciones y los modelos de exoplanetas. Con Titán como ejemplo, Robinson y sus colegas encontraron que las altas brumas por encima de algunos exoplanetas en tránsito, podrían limitar estrictamente lo que sus espectros pueden revelar a los observadores del planeta en tránsito. Las observaciones pueden ser capaces de recoger información sólo de la atmósfera superior de un planeta. En Titán, corresponde a alrededor  de los 150 a 300 kilómetros sobre su superficie, muy por encima de la mayor parte de su densa y compleja atmósfera. Un resultado adicional del estudio es que las brumas de Titán afectan más fuertemente las longitudes de onda más cortas o más azules, de los colores de la luz. Estudios de los espectros de los exoplanetas han asumido comúnmente que estos hazes afectarían a todos los colores de la luz de manera similar. El estudio de las  puestas de sol a través de neblinas de Titán ha revelado que este no es el caso. "La gente ha soñado con reglas de cómo los planetas se comportan cuando se ve en el tránsito, pero Titán no recibió el memo", dijo Mark Marley, un co-autor del estudio de la NASA-Ames. "No se parece en nada a algunas de las sugerencias anteriores, y es a causa de la niebla".
La técnica del equipo se aplica igualmente bien a las observaciones similares tomadas desde la órbita alrededor de cualquier mundo, no sólo de Titán. Esto significa que los investigadores pueden estudiar las atmósferas de los planetas como Marte y Saturno también en el contexto de las atmósferas de los exoplanetas.
"Es gratificante ver que el estudio de la Cassini del Sistema Solar nos está ayudando a entender mejor otros sistemas solares, así" dijo Curt Niebur, científico del programa Cassini de la NASA en Washington.
Fuente: JPL-Caltech / NASA