Plutón se prepara para el próximo alineamiento.

El 12 de Julio de 2018 se podrá ver la Tierra transitar por el disco solar, desde Plutón. Para dicho evento, se requiere un alineamiento perfecto, que no se había vuelto a dar desde 1931, aproximadamente desde el descubrimiento de Plutón. La astrónoma Anne Verbiscer explica por qué los telescopios terrestres apuntarán a Plutón en estas fechas.

La oposición de Plutón, será el próximo 12 de Julio, momento en que la Tierra, el Sol y Plutón estarán alineados debido a que Plutón se situará sobre la línea de sus nodos, la intersección entre el plano orbital de Plutón (en morado en la imagen) y la de la Tierra (en blanco). Debido a la pronunciada inclinación de la órbita de Plutón con relación al plano de la eclíptica, los cruces por los nodos están muy espaciados en el tiempo y a causa de dicha excentricidad orbital, se dan a intervalos de 87 y 161 años (ver imagen de Anne Verbiscer).

Cada año, los cuerpos que orbitan el Sol más allá de la órbita de la Tierra alcanzan el punto que los astrónomos llaman “oposición”, cuando están en el cielo en la posición opuesta al Sol. En oposición, el planeta, satélite o asteroide y el Sol se alinean con la Tierra entre ambos. Plutón y sus lunas estarán en oposición el 12 de Julio de 2018 a las 09:42 UTC. A veces, dichos alineamientos son tan precisos que si pudiésemos verlos desde la superficie de uno de dichos cuerpos y mirásemos hacia la Tierra, podríamos ver el tránsito de nuestro planeta cruzando el disco solar.

Esta misma situación ha podido verse desde nuestro planeta con Mercurio (el pasado 9 de Mayo de 2016) . (Se adjunta imágenes a continuación).

 

O del tránsito de Venus (el 5 de Junio de 2012) (se adjuntan imágenes a continuación):

 

Esta oposición “especial” tiene lugar cuando el planeta está transitando la línea de nodos. Dicha línea de nodos es la intersección del plano de la órbita de la Tierra y la órbita del cuerpo considerado. (Ver imagen).

Si el planeta (o cuerpo considerado) está próximo a uno de dichos puntos de intersección en el momento de su oposición anual, se da el alineamiento perfecto con la Tierra y el Sol. Este es el caso en 2018 con Plutón.

La última vez que Plutón estuvo próximo a uno de estos puntos de intersección, fue en 1931. El próximo 12 de Julio de 2018, desde Plutón, podrá verse a la Tierra cruzar el disco solar. No será un tránsito central, pero será un tránsito en cualquier caso.

Una vez transcurrido este paso y a causa de la excentricidad de la órbita de Plutón, habrá otro transcurridos 161 años hasta que se vuelva a dar una oportunidad como la del día 12 de Julio de 2018.

Cuando la Tierra y la Luna transitan el disco solar, visto desde la superficie de un cuerpo con órbita exterior a la de la Tierra en torno al Sol, se verán como puntos oscuros cruzando la superficie solar. En cualquier caso, para el tránsito del próximo 12 de Julio, desde la superficie de Plutón sería necesario equipo astronómico especial para poder detectar dicho tránsito, porque a la distancia media de Plutón (unos 6.000 millones de Km) el Sol es, aproximadamente,  del tamaño de Júpiter visto desde la Tierra.

El último tránsito de Plutón por uno de sus nodos fue poco después de ser descubierto por Clyde Tombaugh en 1930. Podría ser que el descubrimiento de dicho planeta menor fuese propiciado precisamente gracias a que se situaba próximo al plano de la Tierra (y resto de los planetas del sistema solar) en aquel momento.

También podría ser que el hecho de que los cuerpos se muestren un poco más brillantes en el momento de su oposición incrementase las posibilidades de Tombaugh para realizar dicho descubrimiento. Pero ¿porqué  y cuánto más brillante se muestra Plutón en su momento de oposición? Para responder a estas cuestiones, necesitamos profundizar un poco en el “efecto oposición”.

El efecto oposición:

Las superficies de todos los cuerpos del sistema solar sin atmósfera, muestran el efecto oposición. Este se traduce en un incremento (a veces notable) del reflejo de la luz solar sobre la superficie de un cuerpo (planeta, luna, cometa o asteroide) está en oposición. El ángulo entre el sol y la Tierra, visto desde el planeta (o cuerpo considerado) se llama el ángulo de fase solar, o simplemente ángulo de fase. El efecto oposición es el incremento en brillo observado conforme el ángulo de fase se acerca a cero.

Saturno y sus anillos pasaron por su nodo en enero de 2005, momento en que estuvo bajo la mirada de infinidad de telescopios terrestres. Desde el telescopio de 2,2 metros de Calar Alto en Almería (España) se tomaron las tres imágenes de más abajo, en diferentes ángulos de fase. Cuando Saturno estaba en oposición, en la noche del 13 de Enero de 2005, el ángulo de fase descendió a los 0,02 grados y los anillos se mostraban increíblemente brillantes (imagen de la izquierda), bastante más de lo que estaban con un ángulo de fase mayor en fechas posteriores (en Febrero, imagen de la derecha) e incluso, apreciablemente  más brillantes de lo que estuvieron justo una noche después (el 14 de Enero de 2005) del momento de oposición (imagen del centro). ¿Porqué se mostraban tan brillantes los anillos justo en el momento de la oposición? ¿Y porqué no brillaba tanto también Saturno?

Así pues, el efecto oposición, es un incremento en el brillo de la superficie del cuerpo considerado producida por el reflejo de la luz solar en el mismo. Dicho efecto es consecuencia del producto de dos fenómenos: la ocultación de la sombra de las partículas y la retrodispersión coherente. Cuando una superficie planetaria o un anillo de partículas está en oposición, las propias partículas (y cualquier cuerpo) pueden ocultar su propia sombra desde nuestro punto de vista, lo que contribuye a incrementar el brillo desde nuestra posición. Adicionalmente, los rayos solares incidentes pueden interferir constructivamente con la luz solar reflejada por la propia superficie del cuerpo considerado en el momento de la oposición e incrementar el brillo apreciable.

Los cuerpos con atmósfera, no exhiben los efecto s de oposición de forma tan apreciable como los anillos, lunas… Los astrónomos que pudieron observar las lunas de Saturno la noche del 13 de Enero, apreciaron que Rhea, la segunda en tamaño, se mostraba mucho más brillante que Titán (que es mucho mayor que aquella y, de hecho, es la luna más grande de todo el sistema solar) ya que posee atmósfera  (aunque ligera) y todo ello pese a que Rhea tiene una superficie 11 veces menor que la de Titán, lo que da una idea de la potencia del efecto oposición sobre los cuerpos sin atmósfera.

El efecto oposición y los datos de New Horizons:

Por tanto, el efecto oposición puede proporcionarnos bastante información acerca de la superficie planetaria que estemos observando. Con una medida precisa del cambio de reflectancia conforme el ángulo de fase decrementa y decrementa con el paso del tiempo, podemos inferir propiedades físicas de la superficie estudiada tales como la porosidad, el tamaño de las partículas en suspensión y la transparencia de las mismas.

El análisis cuantitativo de la dispersión de la luz en la superficie de una partícula requiere la observación desde todos los ángulos, no solo en la oposición (o momento de lo que podríamos llamar el “plenilunio” del objeto) sino en todo el periodo previo y siguiente. Conforme New Horizons se aproximaba a Plutón el pasado año 2015, el ángulo de fase era de unos 15 grados y en el momento del encuentro, el ángulo de fase con el que los instrumentos de New Horizons pudieron captar imágenes de Plutón y sus lunas fue creciendo paulatinamente hasta que finalmente las imágenes que captaba de estos objetos eran a contraluz (el sol se veía detrás de estos cuerpos) y con un ángulo de fase de unos 170 grados.

Pero la New Horizons nunca pudo obtener imágenes de Plutón ni de cualquiera de sus lunas con un ángulo de fase menor del 8%, lo que es bastante mayor que el ángulo de fase asequible desde la Tierra en el momento de la oposición. Debido al tamaño de la órbita de la Tierra vista desde Plutón, éste y sus lunas nunca pueden ser observadas desde nuestro planeta a ángulos de fase mucho mayores a los dos grados.

Combinando los datos acumulados por New Horizons a ángulos de fase mayores con los datos obtenidos desde los telescopios con base en la superficie de la Tierra, podemos determinar algunas propiedades físicas de las superficies del sistema de Plutón, estudiando la forma en la que la luz solar es dispersada por cada cuerpo en concreto. Las observaciones con ángulos de fase mayores nos proveen información sobre la rugosidad de la superficie, mientras que a partir de ángulos de fase pequeños nos proporcionan claves sobre el tamaño de las partículas y sobre cuán firmemente están compactadas, así como de la porosidad de la superficie considerada.

La imagen de arriba muestra Plutón y su luna Caronte tal y como pudo captarlas el instrumento LoRRI (Long Range Reconnaissance Imager) de la sonda New Horizons el pasado 8 de Julio de 2015 con un ángulo de fase en torno a los 15 grados.

¿Qué sucederá cuando Plutón y su sistema de lunas cruce la línea de nodos el próximo 12 de Julio de 2018? Caronte, de forma habitual, es la mitad de brillante que Plutón, pero en el momento de la oposición y próxima a la línea de nodos… ¿podrá verse incluso más brillante que Plutón, igual que Rhea fue más brillante que Titán cuando Saturno cruzó su línea de nodos en 2005? Pues probablemente no, ya que la atmósfera de Plutón es mucho más tenue que la de Titán. ¿Cuál fue el incremento en brillo que pudo ayudar al descubrimiento de Plutón por Clyde Tombaugh? No sabremos exactamente cuánto brillo gana Plutón en su oposición hasta el próximo 12 de Julio de 2018, pero podemos asegurar que estaremos vigilándolo para ese momento y lo averiguaremos, con lo que podremos seguir aprendiendo más sobre las fascinantes superficies tanto de Plutón como de Caronte.

Anne Verbiscer, NASA New Horizons.

Anne Verbiscer estudia las propiedades de la dispersión y la composición de las superficies heladas del sistema de Plutón y otros cuerpos del cinturón de Kuiper. Según informó, para el próximo alineamiento de Plutón, los astrónomos se valdrán del telescopio espacial Hubble así como de telescopios con base en la superficie terrestre como Magallanes, SOAR y Palomar.

 

Fuentes:

Anne Verbiscer, University of Virginia. NASA’s Pluto New Horizons website.

EatrhSky.org

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