miércoles, 25 de septiembre de 2019

Saturno está perdiendo sus anillos a alta velocidad

Basado en artículo de NASA

Nueva investigación de la NASA confirma que Saturno está perdiendo sus distinguidos anillos a la máxima velocidad estimada desde hace unas décadas por las observaciones de las naves Voyager 1 y 2. Los anillos están siendo halados hacia el planeta por la gravedad como una lluvia de partículas de hielo bajo la influencia del campo magnético de Saturno.

Los anillos de Saturno son principalmente pedazos de agua congelada (hielo) con ligera contaminación de hidrocarburos que varían en tamaño desde granitos tamaño arena fina hasta rocas de varios metros de ancho. Las partículas del anillo están atrapadas en equilibrio entre las dos fuerzas de atracción de la gravedad de Saturno, que quiere traerlas de vuelta al planeta, y la velocidad orbital, que quiere arrojarlos hacia el espacio.

Imagen de Saturno del 20 de Junio, 2019 por
el telescopio espacial Hubble. Fuente: NASA
James O’Donoghue del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de NASA e investigador principal de un artículo nuevo publicado en la revista Icarus (Abril 2019, v.322: 251-260) estima “ … que esta lluvia de los anillos drena una cantidad de productos acuosos que llenarían una piscina olímpica en media hora”. Esta velocidad de pérdida de material sugiere que los anillos pudieran dejar de existir en menos de 100 millones de años. Lo cual es un tiempo relativamente corto, comparado a la edad de Saturno de más de 4 mil millones de años.

Las partículas más pequeñas de los anillos pueden cargarse eléctricamente por la luz ultravioleta del Sol o por nubes de plasma que resultan del bombardeo a los anillos por micro-meteoroides. Cuando esto sucede, las partículas cargadas sienten la atracción del campo magnético de Saturno, que se curva hacia el interior del planeta en los anillos de Saturno atravesando a estos. En algunas partes de los anillos, una vez cargados, el equilibrio de fuerzas en estas pequeñas partículas cambia drásticamente, y la gravedad de Saturno los atrae a lo largo de las líneas del campo magnético hacia la atmósfera superior.

Observaciones de los diferentes instrumentos
 de la nave espacial Cassini.  En la imagen
se muestran unas líneas curvas alrededor
del planeta que representan el campo magnético. Observar que estas
líneas atraviesan los anillos. Fuente: NASA.

Una vez en la atmósfera superior, las partículas heladas de los anillos se evaporan y el agua puede reaccionar químicamente con la ionosfera de Saturno. Un resultado de estas reacciones es un aumento en la vida de partículas efímeras cargadas llamadas “Hidrógeno molecular protonado” o H3+, compuestas de tres protones y dos electrones. Cuando absorben energía del sol, los iones H3+ brillan en luz infrarroja, y esto ha sido observado por el equipo de O’Donoghue usando instrumentos especiales con el telescopio Keck en Mauna Kea, Hawaii. Sus observaciones revelaron bandas brillantes de este ion en los hemisferios norte y sur de Saturno, done las líneas del campo magnético que atraviesan los anillos entran en el planeta.

Por mucho tiempo los científicos se han preguntado si Saturno fue formado con los anillos, o si éstos fueron adquiridos por el planeta luego en su vida. Estas nuevas observaciones indican que el último escenario es más posible, pues es poco probable que los anillos sean más viejos de 100 millones de años. O’Donoghue agrega que “en cierta forma somos afortunados en poder ver esos anillos espectaculares en Saturno. Y además nos perdimos de ver anillos gigantes en los sistemas de Júpiter, Urano y Neptuno, los cuales tiene, actualmente unos anillos muy pequeños”.

Actualmente, el equipo de NASA está interesado en examinar como la lluvia de los anillos cambia en las diferentes estaciones de Saturno. Según el planeta progresa en su órbita de 20.4 años, los anillos están expuestos al Sol en diferentes posiciones e intensidades. Como la luz ultravioleta del Sol es la que carga los granitos de hielo y los hace responder al campo magnético de Saturno, la variación en la exposición a la luz del Sol debe cambiar la magnitud de la lluvia.

Artículos relacionados:

The Limited Reign of Saturn's Rings.

Chemical interactions between Saturn’s atmosphere and its rings

jueves, 12 de septiembre de 2019

Extremo sistema binario de enanas blancas

Por Manuel Pichardo Marcano

En un período de tan sólo 7 minutos, menos de lo que tarda la luz en viajar desde el Sol hasta la tierra, dos estrellas enanas blancas (estrellas con masa comparable a la del Sol pero contenida en aproximadamente el radio de la tierra) se orbitan una alrededor de la otra. Este extremo sistema binario es tan compacto que todo el sistema cabe dentro del diámetro de Saturno.

Imagen artística del sistema binario de estrellas enanas blancas.
Crédito de imagen: Caltech/IPAC/R. Hurt
El sistema, denominado ZTF J1539 + 5027, fue reportado este año por un grupo de científicos liderados por Kevin B. Burdge del Instituto de Tecnología de California publicado en la revista científica Nature. ZTF J1539 + 5027 fue detectado por el sondeo astronómico Zwicky Transient Facility (ZTF), realizado en el observatorio Palomar en el estado de California de los Estados Unidos. Cada noche el observatorio sondea el cielo nocturno con alta cadencia en búsqueda de objetos variables y transitorios. Entre la clase de objetos variables que detecta el sondeo ZFT cada noche se incluyen las supernovas y las estrellas binarias eclipsantes, como ZTFJ1539 + 5027. Este sistema es un caso extremo de binarias eclipsantes que espera ser detectado no sólo en el espectro de luz visible, pero también a través de sus emisiones de ondas gravitacionales por la futura misión espacial LISA. LISA es un proyecto conjunto de la NASA y la agencia espacial europea con fecha de lanzamiento previsto para el 2034.

A medida que el sistema emite ondas gravitacionales, su órbita decae y disminuye su periodo orbital. Este decaimiento pudo ser medido por los científicos involucrados en la investigación, confirmando así, una vez más, las predicciones de la teoría general de la relatividad de Einstein. Las enanas blancas se seguirán orbitando y acercando la una a la otra por unos 130,000 años más hasta llegar a un periodo de tan solo 5 minutos. A este corto período las estrellas estarán tan cerca que es posible que una comience a tomar materia de la estrella compañera, un proceso llamado "acreción".
Representación artística del par de estrellas enanas
blancas  ZTF J1530+5027. Fuente foto:  ZTF website.


El sondeo ZFT sigue observando el cielo en busca de sistema binarios extremos como este que servirán como fuentes de verificación para la futura misión LISA.