Se descubre un nuevo anillo de polvo en el Sistema Solar interior

Descubrir cosas nuevas en el espacio es una ocurrencia regular. Los astrónomos siguen encontrando objetos más distantes en los confines del Sistema Solar. Pero hoy en día, encontrar cosas nuevas en el Sistema Solar interior es algo extraño.

Dos artículos científicos recientes están llenando algunos vacíos en nuestra comprensión del Sistema Solar interno. Ambos papeles están centrados alrededor del polvo que puebla el Sistema Solar. Y ese polvo es antiguo.

El Sistema Solar solía ser un lugar mucho más caótico que ahora. De hecho, después de que el Sol se encendiera, pero antes de que se formara cualquiera de los planetas, había grandes cantidades de polvo y, por supuesto, gas, girando en un enorme disco. Gran parte de ese polvo se unió para terminar formando parte de los planetas rocosos. Pero parte de ese polvo quedó como de “sobrante”, y con el tiempo se está abriendo paso lentamente hacia el Sol, atraídos por la poderosa gravedad de la estrella.

También hay otro polvo. Una parte proviene de colisiones de asteroides, otro de cometas y otro de otros eventos como los impactos de meteoritos. Y la mayor parte de ello es antiguo.

En su largo viaje hacia el Sol, el polvo queda atrapado por la gravedad de los planetas, llegando a obtener la forma de anillos que trazan las órbitas de los planetas alrededor del Sol.

Hace veinticinco años, los científicos descubrieron que la Tierra orbita alrededor del Sol junto con un gigantesco anillo de polvo. Más recientemente, un nuevo anillo fue descubierto cerca de Venus. El anillo de Venus fue confirmado en 2013.

Mercurio está tan cerca del Sol que los astrónomos pensaron que allí no podría existir un anillo de polvo. O bien el planeta era demasiado pequeño para capturar el polvo con su gravedad, o el viento solar y la fuerza magnética del Sol lo habrían alejado todo. Pero una nueva investigación presenta la evidencia de que el planeta más cercano al Sol sí tiene un anillo de polvo.

En noviembre, los científicos Guillermo Stenberg y Russell Howard publicaron su artículo “Evidencia de un anillo circunsolar de polvo cerca de la órbita de Mercurio” en The Astrophysical Journal. En ella presentan su evidencia de un anillo de polvo nuevo Mercurio.

¿CÓMO SE DESCUBRIÓ?

El par de científicos solares del Centro de Investigación Naval en Washington, DC no estaban buscando polvo. Irónicamente, estaban buscando un área libre de polvo. Encontrar la región libre de polvo respaldaría la teoría popular de que la fuerza del Sol debería crear una región libre de polvo cercana al Sol mismo.

La idea era que el tamaño del área, y lo lejos que estaba del Sol, nos diría algo acerca de la naturaleza del polvo en sí, y cómo fue moldeado por la fuerza del Sol. Y como el polvo es antiguo, nos diría algo sobre la evolución de nuestro Sistema Solar.

En cambio, encontraron un anillo de polvo donde nadie esperaba uno: justo cerca de la órbita de Mercurio.

El problema de buscar un área libre de polvo cerca del Sol, desde aquí en la Tierra, es que hay todo tipo de polvo intermedio que hace que sea difícil saber qué está pasando. Stenberg y Howard querían desarrollar una forma de eliminar el polvo no deseado de las imágenes. Recordamos que son científicos solares y les interesa el comportamiento del Sol y la meteorología espacial, no en el polvo.

Los dos científicos solares trabajaron con imágenes de STEREO, un par de observatorios de la NASA que trabajan juntos. Los observatorios siguen órbitas geocéntricas altamente elípticas. Con el tiempo, uno de ellos se aleja de la Tierra, mientras que el otro se acerca. Esto significa que juntos proporcionan imágenes en estéreo del sol.

Construyeron un modelo basado en imágenes de STEREO y luego lo probaron en preparación para la sonda Solar Parker de la NASA a medida que se acerca al Sol en los próximos años.

Los observatorios STEREO pueden ver dos tipos de luz: la primera es la luz de la corona del Sol, la segunda es la luz reflejada del polvo. El problema es que la luz del polvo es aproximadamente 100 veces más brillante que la luz coronal. El nuevo modelo desarrollado por Stenberg y Howard fue diseñado para eliminar este polvo y permitirles ver mejor el Sol. Si pudieran separar los dos tipos de luz, podrían detectar la zona libre de polvo, muy teorizada.

El descubrimiento del anillo de polvo de Mercurio fue un feliz accidente. Encontraron un área de brillo mejorado a lo largo de la órbita de Mercurio.

“No fue una cosa aislada”, dijo Howard. “En todo el Sol, independientemente de la posición de la nave espacial, podríamos ver el mismo aumento del cinco por ciento en el brillo o densidad del polvo. Eso decía que algo estaba allí, y es algo que se extiende alrededor del Sol”.

Los científicos hicieron su modelo para ser utilizado por otros científicos. A medida que la sonda solar de Parker continúa en su misión, su modelo puede usarse para encontrar cualquier otra acumulación de polvo cerca del sol.

En cuanto a los dos científicos solares, están felices de haber hecho un descubrimiento inesperado. Y todavía están buscando una zona libre de polvo.

El anillo de la Tierra proviene principalmente del cinturón de asteroides, un vasto anillo de polvo con forma de rosquilla entre Marte y Júpiter. La mayoría de los asteroides del Sistema Solar están en ese cinturón, y constantemente se chocan entre sí y se muelen entre sí. Eso crea una gran cantidad de polvo, que gradualmente se abre paso hacia el sol. En el camino, parte de ello queda atrapado por la gravedad de la Tierra, formando nuestro propio anillo de polvo.

¿EL ANILLO DE POLVO DE VENUS ES IGUAL QUE EL ANILLO DE POLVO DE LA TIERRA?

Se suponía que el anillo de polvo de Venus se formaba de la misma manera. ¿Por qué sería diferente? Todo el polvo del cinturón de asteroides debe pasar a través de la órbita de Venus en su camino hacia el Sol.

El astrofísico Petr Pokorny, del Centro de Vuelos Espaciales de Goddard, decidió analizar el tema. Creó un modelo que contenía polvo del cinturón de asteroides en espiral hacia el sol. Pero cuando corrió las simulaciones, consiguió una sorpresa.

Los resultados mostraron un anillo de polvo que coincidía con el anillo de polvo de la Tierra, pero que no coincidía con el anillo de polvo de Venus. Eso planteó la pregunta, ¿de dónde vino el polvo en el anillo de Venus?

Pokorny y su compañero de investigación Mark Kuchner, después de realizar muchas simulaciones en diferentes situaciones han llegado a la conclusión de que el polvo proviene de un grupo de asteroides hasta ahora no detectados que orbitan alrededor del Sol junto a Venus. Los dos científicos publicaron su trabajo en The Astrophysical Letters el 12 de marzo de 2019.

Razonaron que un grupo de asteroides en la órbita de Venus podría pasar desapercibido, porque mirar esa dirección con telescopios aquí en la Tierra significa apuntarlos hacia la dirección del Sol. Toda esa luz significaría que los asteroides serían casi indetectables.

Ingresaron diferentes grupos de asteroides con diferentes resonancias en su simulación, y lo único que tenía sentido era un grupo con una resonancia de 1: 1, lo que significa que los asteroides completaron una órbita del Sol por cada órbita que Venus realizó.

A continuación, alguien tiene que verlos. Eso no será fácil. Si bien el anillo de polvo de Mercurio recién descubierto es bastante pequeño, el de Venus es enorme. Tiene 25 millones de km de arriba a abajo y 10 millones de km de ancho. Encontrar asteroides allí no será fácil.

A todo ello otro objetivo es averiguar el motivo del porque puede ser que estén allí. Así que construyeron otra simulación, una en la que Venus comenzó con una población saludable de asteroides, en lugar de capturarlos más tarde de alguna manera.

Comenzaron con 10.000 asteroides vecinos de Venus. Luego ejecutaron su simulador durante 4.500 millones de años, la era del Sistema Solar. Cuando llegaron al final, hasta el día de hoy, 800 de los asteroides originales habían sobrevivido a las diversas fuerzas gravitacionales en el Sistema Solar y permanecieron cerca de Venus.

No hay mucho más que aprender de las simulaciones. Alguien tiene que observarlos para llevar esta teoría a casa.

No es que los anillos de polvo alrededor de los planetas sean algo especial en nuestro Sistema Solar. Podemos ver muchos sistemas solares jóvenes con anillos de polvo. Y sabemos que los anillos que vemos alrededor de otras estrellas también forman parte de la historia de la formación del planeta. Simplemente no sabemos todos los detalles.

Quizás pronto, gracias a estudios como estos, tengamos una mejor idea de cómo se crean y mantienen los anillos de polvo en nuestro Sistema Solar interior, y cómo todo se relaciona con la formación de planetas.

Para modelar y leer con precisión los anillos de polvo alrededor de otras estrellas, primero tenemos que entender la física del polvo en nuestro propio patio trasero…

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