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.
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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