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Marzo 2002

Las extrañas emisiones de rayos X pulsantes en el polo norte del planeta Júpiter

Imagen:Imagen compuesta de Júpiter y su anillo auroral brillando en color azul, se advierte el pulso polar septentrional en rayos X de color rosado. (Credit: X-ray: NASA/SWRI/R.Gladstone et al., UV: NASA/HST/J.Clarke et al., Optical: NASA/HST/R.Beebe et al.).

29 Marzo 2002.- El gigante de nuestro Sistema Solar, Júpiter, no deja de asombrarnos y depararnos sorpresas.
Utilizando el Observatorio de Rayos-X Chandra, los astrónomos han descubierto un misterioso faro pulsante de rayos-X cerca del polo norte de Júpiter.
Cada 45 minutos un gigantesco pulso de millones de kilovatios de rayos-X atraviesa el sistema solar. Los astrónomos están acostumbrados a estos fenómenos. Los pulsares distantes y los agujeros negros llegan continuamente a la galaxia con ráfagas de radiación X. Pero esta vez la fuente no es lejana. La misma proviene de nuestro Sistema Solar. "Los pulsos provienen del polo norte de Júpiter", dice Randy Gladstone, un científico del Instituto de Investigación del Suroeste (Southwest Research Institute) y líder del equipo que hizo el descubrimiento usando el Observatorio orbital de rayos-X Chandra (Chandra X-ray Observatory) de la NASA.
Cada 45 minutos una fuente de rayos-X pulsa cerca del polo norte magnético de Júpiter. Hay un punto de origen pulsando 15 veces durante un ciclo de rotación completo del planeta gigante, que dura 10 horas.
"No nos sorprendió descubrir rayos-X llegando de Júpiter", continuó diciendo. Otros observatorios ya lo habían hecho, años atrás. La sorpresa es lo que el Chandra ha revelado por primera vez: la localización del faro inesperadamente cerca del polo del planeta y la forma regular en que pulsa.
El satélite de rayos-X Einstein de la NASA descubrió el brillo de rayos-X de Júpiter por primera vez en 1979. Nadie más volvió a observarlo en muchos años hasta que un grupo de investigadores (Gladstone entre ellos) apuntaron el observatorio alemán de rayos-X ROSAT hacia Júpiter en 1992. El brillo aún estaba allí.
Esto, desconcertó a los científicos que se preguntan a qué se debe o cual es el origen de este tipo de pulsos.
Los rayos-X provenían principalmente del hemisferio norte de Júpiter, pero ni los mapas del Einstein ni los del ROSAT tenían suficiente definición para revelar exactamente dónde. Algunos investigadores pensaron que estaban viendo las emisiones en rayos-X de poderosas auroras.
En verdad, dice Gladstone, Júpiter tiene "luces del norte" justo como las tiene la Tierra, sólo que en diferente escala. Las auroras en Júpiter son de cientos a miles de veces más intensas que las de nuestro planeta. Además, los anillos brillantes alrededor de los polos magnéticos de Júpiter ¡tienen dos veces el diámetro de nuestro planeta.
En ambos mundos las auroras ocurren cuando electrones e iones llueven sobre la parte superior de la atmósfera. Tales partículas son guiadas por líneas de fuerza magnética hacia los polos, en donde se estrellan con moléculas de aire y las hacen brillar.
Una diferencia importante entre las auroras de la Tierra y las de Júpiter tiene que ver con la fuente de las partículas cargadas. En nuestro planeta, la mayor parte de los electrones e iones provienen del viento solar o de la ionosfera de nuestro planeta. En Júpiter, muchos de ellos provienen de volcanes: candentes respiraderos en erupción sobre la superficie de la luna Io llenan la magnetósfera del planeta gigante con azufre y oxígeno ionizados. Los iones de Io son acelerados por los campos eléctricos locales hacia la zona auroral de Júpiter. Cuando Gladstone y sus colegas programaron al telescopio de rayos-X Chandra para observar Júpiter, ellos esperaban encontrar que los rayos X septentrionales del planeta llegasen de su gigantesco anillo auroral. Después de todo, el anillo auroral de nuestro propio planeta es una fuente de rayos-X, Júpiter podría ser similar.

"Usamos la cámara de alta resolución del Chandra para tomar imágenes del planeta durante un período de 10 horas, el 18 de diciembre del año 2000", dijo Ron Elsner, un astrónomo especializado en observaciones en rayos-X del Centro de Vuelos Espaciales Marshall (Marshall Space Flight Center) de la NASA, quien trabajó con Gladstone. "Esperábamos poder localizar la fuente de rayos-X con mayor exactitud que lo habían hecho los satélites anteriores".
Y de hecho lo lograron. Pero la nueva imagen fue una sorpresa. Chandra reveló que la mayoría de los rayos-X provenían de un punto de origen localizado muy cerca del polo norte magnético de Júpiter y no del anillo auroral mismo, con la característica que pulsaba.
"Las pulsaciones de 45 minutos son muy misteriosas", añade Elsner. No son perfectamente regulares como podría serlo una señal extraterrestre; el período de la señal varía hacia delante y hacia atrás por un pequeño porcentaje. "Este es un proceso natural", añade, "nosotros simplemente no sabemos qué es..."
Mientras los investigadores se encontraban utilizando al Chandra para observar a Júpiter, dos sondas de la NASA - Cassini y Galileo - se hallaban cerca del gigante gaseoso. Galileo estaba muy adentro del campo magnético de Júpiter, mientras que Cassini estaba hacia afuera, tomando muestras del viento solar. Ninguna de las naves detectó variaciones de 45 minutos en su cercanía, que hubiesen podido ser originadas por ondas de plasma u oleadas de partículas energéticas, "aunque tales variaciones han sido detectadas por Galileo en otras ocasiones", hizo notar Gladstone. Galileo captó también ráfagas de emisiones de radio de 1 a 200 khz de frecuencia que aparecen y desaparecen con un período de 45 minutos, así como también lo hizo la sonda Ulysses cuando voló cerca de Júpiter en 1992.
"Tal vez el campo magnético de Júpiter, cuando es golpeado por una ráfaga de viento solar, resuena como una campana con un período de 45 minutos", especula Gladstone. Sería, eso sí, una campana impresionante: el campo magnético de Júpiter es la estructura más grande del Sistema Solar, aún más grande que el Sol.
O tal vez, continuó diciendo, "los iones productores de rayos-X podrían estar rebotando entre los polos norte y sur de Júpiter". Los polos están conectados por líneas de campo magnético, y a algunas partículas de alta velocidad les toma unos 45 minutos recorrer esta distancia. Es posible que el polo sur de Júpiter sea también un punto de origen de rayos-X, pulsando al mismo ritmo que el del norte, pero nadie sabe, porqué el polo sur no es tan fácil de observar desde la Tierra.
Una cosa parece clara: el hecho de que el punto de origen que conocemos esté tan cerca del polo magnético de Júpiter, quiere decir que Io no lo alimenta. "No hay líneas de campo magnético que conecten a Io con el polo norte", añadió Gladstone, "de tal manera que tenemos que considerar otras fuentes de iones como el viento solar".
Se necesitará más información para resolver el rompecabezas. "El siguiente paso es recolectar algunos espectros de rayos-X", dijo. "Si vemos líneas espectrales de elementos volcánicos como azufre u oxígeno, entonces sabremos que Io está implicada aún cuando no entendamos cómo". Por otro lado, las líneas espectrales de carbono y nitrógeno indicarían que el viento solar es la fuente de los iones.
Hasta entonces, el faro de rayos-X de Júpiter pulsando y situado donde no debería de estar, seguirá siendo un misterio.
La emisión en radio (banda de 10 metros) del planeta gigante, la cual también podría estar relacionada con las auroras de Júpiter, es observada día a día desde el Radio Observatorio de la Universidad de Florida (University of Florida Radio Observatory). Este sitio incluye transmisiones grabadas y en vivo de estas misteriosas emisiones de radio.
La cámara de alta resolución usada para estas observaciones del Chandra fue construida por el Observatorio Astrofísico Smithsonian (Smithsonian Astrophysical Observatory) en Cambridge, Massachussetts. El Centro de Vuelos Espaciales Marshall (Marshall Space Flight Center) en Huntsville, Alabama, maneja el programa Chandra. El Centro Smithsonian de Rayos-X Chandra controla los aspectos científicos y las operaciones de vuelo desde Cambridge, Massachussetts.
Fuentes de Información: NASA@CIENCIA; Letters to Nature(415, 28 de febrero 2002); Informativo de prensa de Chandra X-Ray Observatory.


Imagen superior:Un conjunto de líneas de campo magnético conecta al satélite Io de Júpiter con la zona auroral del planeta gigante, pero no al punto de origen del polo norte. Enlace para mayor información:Hubble Images of Jupiter's Aurora

 

 

 

 

 
 
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