Analizando la porción de espacio galáctico por la que viaja actualmente nuestro sistema solar

Viernes, 21 marzo 2014
Astrofísica
Analizando la porción de espacio galáctico por la que viaja actualmente nuestro sistema solar

Tendemos a asumir que, dado que la Tierra está dentro del sistema solar, siempre estamos dentro de una misma porción del espacio. Pero no es así en absoluto, ya que el sistema solar viaja a una gran velocidad trazando una órbita alrededor del centro de la galaxia. Las estimaciones de velocidad del sistema solar alcanzan valores de varios cientos de miles de kilómetros por hora, y los cálculos sobre cuánto puede tardar en dar una vuelta completa en torno al centro galáctico sugieren que probablemente más de 200 millones de años. Por tanto, aunque no seamos conscientes de ello, cada día estamos surcando una porción del cosmos en la que nunca antes ha estado el Ser Humano.

Conocer las características detalladas de la región del espacio interestelar por la que viaja el sistema solar no es tarea fácil. El espacio interestelar empieza más allá de la heliosfera, la burbuja de partículas cargadas que rodea al Sol y que llega hasta mucho más allá de los planetas exteriores. La sonda espacial Voyager 1 ya cruzó esta frontera y actualmente vuela por el espacio interestelar, pero, a partir de mediciones en una sola dirección, es difícil obtener un conocimiento global y completo del medio interestelar por el que avanzamos.

Los datos obtenidos en los últimos cinco años por naves cerca de la Tierra, y las observaciones de rayos cósmicos, han brindado un conocimiento más claro y completo del sistema magnético que nos rodea, pero al mismo tiempo han planteado nuevos interrogantes. Unos científicos han aportado conclusiones al respecto que podrían poner en tela de juicio algunas nociones muy aceptadas sobre dicho sistema magnético.

Lo han hecho en un nuevo estudio en el que se han combinado observaciones realizadas por el satélite astronómico IBEX (llamado así por las siglas de Interstellar Boundary EXplorer), de la NASA, con otras observaciones de rayos cósmicos de muy alta energía. Los rayos cósmicos son chorros de partículas subatómicas provenientes del espacio, aceleradas a enormes velocidades, y que continuamente bombardean la Tierra.

El análisis de datos realizado por el equipo de Eric Christian, del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland, y Nathan Schwadron, de la Universidad de New Hampshire en Durham, ambas instituciones en Estados Unidos, muestra un campo magnético que es casi perpendicular al movimiento de nuestro sistema solar a través de la galaxia. Además de aclarar un poco las características magnéticas de nuestro vecindario cósmico, los resultados brindan una explicación a un añejo misterio sobre el por qué las mediciones indican que llegan más rayos cósmicos de alta energía a un lado del Sol que en el otro.



Modelo de los campos magnéticos interestelares torciéndose alrededor del exterior de nuestra heliosfera, con arreglo a datos del satélite IBEX. La flecha roja indica la dirección en la que el sistema solar se mueve a través de la galaxia. (Imagen: NASA/IBEX/UNH)

La heliosfera está formada por el flujo constante de partículas (viento solar) que surge del Sol hacia todas direcciones y que se extiende hasta el punto en que dicho flujo se ralentiza y alcanza un equilibrio con la presión del viento interestelar. La única información recolectada directamente desde el corazón de esta compleja región fronteriza es la de la misión Voyager de la NASA. La Voyager 1 pasó varios años atravesando la región fronteriza hasta que por fin salió al espacio interestelar.

El IBEX, en órbita a la Tierra, estudia estas regiones. Este satélite astronómico detecta átomos neutros energéticos que son fruto de interacciones en los límites de la heliosfera, una región que contiene pistas importantes sobre lo que hay más allá. Estas interacciones están dominadas por fuerzas electromagnéticas. Las partículas que llegan desde la galaxia son esencialmente electrones (con carga negativa), átomos con carga positiva (iones), partículas neutras y polvo. Las partículas cargadas se ven obligadas a viajar por las líneas del campo magnético, las cuales serpentean a través del espacio. A veces, una partícula cargada choca con un átomo neutro en los bordes de la heliosfera y captura un electrón del átomo neutro. Después de robar el electrón, la partícula cargada se vuelve eléctricamente neutra y se aleja rápidamente en línea recta. Algunas de estas rápidas partículas neutras fluyen hacia la zona más interna del sistema solar, en la que está la Tierra, y llegan hasta los detectores del IBEX. En función de la velocidad y la dirección de esas partículas neutras, los científicos pueden obtener información sobre los átomos y las líneas del campo magnético implicados en la colisión inicial.

En 2009, científicos del IBEX presentaron los resultados de una línea de investigación que mostraban una distribución no uniforme de átomos neutros. Se comprobó que había una banda a lo largo de los límites heliosféricos de donde surgían la mayoría de átomos neutros que llegaban al IBEX.

Los investigadores se preguntaban si esta banda también podía estar relacionada con una irregularidad observada en los rayos cósmicos: En la Tierra, medimos más rayos cósmicos provenientes de cerca del lado de la "cola" de la heliosfera que del otro lado. Determinar el origen y las trayectorias de los rayos cósmicos que llegan no es fácil ya que esos rayos giran alrededor de líneas del campo magnético, tanto dentro como fuera de nuestra heliosfera, antes de chocar con otras partículas en la atmósfera de la Tierra, generando una cascada de partículas secundarias que, a su vez, son lo que se detecta. Para complicar aún más las cosas, la heliosfera va viajando a través de la galaxia.

Para ver si había una relación entre los datos del IBEX y las observaciones de rayos cósmicos, Schwadron usó datos del IBEX para construir un modelo digital que recrea cómo sería el campo magnético interplanetario alrededor de la heliosfera. Sin la heliosfera, las líneas del campo serían rectas y paralelas. Pero la presencia de la heliosfera hace algo parecido a lo que provoca un huevo colocado en un arroyo de agua: Las líneas del campo magnético tienen que torcerse alrededor de él.

Sobre la base de este modelo, se ejecutó una simulación de cómo la heliosfera afectaría a los rayos cósmicos. Se asumió que los rayos llegaban a la heliosfera uniformemente desde todas direcciones del espacio, pero se les permitió torcerse con arreglo a la geometría magnética local. Las simulaciones mostraron una distribución no uniforme de partículas de rayos cósmicos que concordaba bien con la irregularidad vista en las observaciones.

Todo apunta a que la heliopausa que separa el plasma solar del interestelar es muy larga, tal vez de unos 3 billones de kilómetros en la dirección del viento, y por tanto podría afectar al transporte de rayos cósmicos de alta energía hacia el sistema solar.

Desafortunadamente, esto no prueba que la heliosfera y el campo magnético interestelar sean los únicos responsables del misterio de los rayos cósmicos. Sin embargo, esta investigación muestra que la configuración magnética de nuestro vecindario interestelar puede ofrecer una posible respuesta.

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lilian escribió:Viernes, 21 marzo 2014
Astrofísica
Analizando la porción de espacio galáctico por la que viaja actualmente nuestro sistema solar

Tendemos a asumir que, dado que la Tierra está dentro del sistema solar, siempre estamos dentro de una misma porción del espacio. Pero no es así en absoluto, ya que el sistema solar viaja a una gran velocidad trazando una órbita alrededor del centro de la galaxia. Las estimaciones de velocidad del sistema solar alcanzan valores de varios cientos de miles de kilómetros por hora, y los cálculos sobre cuánto puede tardar en dar una vuelta completa en torno al centro galáctico sugieren que probablemente más de 200 millones de años. Por tanto, aunque no seamos conscientes de ello, cada día estamos surcando una porción del cosmos en la que nunca antes ha estado el Ser Humano.

Conocer las características detalladas de la región del espacio interestelar por la que viaja el sistema solar no es tarea fácil. El espacio interestelar empieza más allá de la heliosfera, la burbuja de partículas cargadas que rodea al Sol y que llega hasta mucho más allá de los planetas exteriores. La sonda espacial Voyager 1 ya cruzó esta frontera y actualmente vuela por el espacio interestelar, pero, a partir de mediciones en una sola dirección, es difícil obtener un conocimiento global y completo del medio interestelar por el que avanzamos.

Los datos obtenidos en los últimos cinco años por naves cerca de la Tierra, y las observaciones de rayos cósmicos, han brindado un conocimiento más claro y completo del sistema magnético que nos rodea, pero al mismo tiempo han planteado nuevos interrogantes. Unos científicos han aportado conclusiones al respecto que podrían poner en tela de juicio algunas nociones muy aceptadas sobre dicho sistema magnético.

Lo han hecho en un nuevo estudio en el que se han combinado observaciones realizadas por el satélite astronómico IBEX (llamado así por las siglas de Interstellar Boundary EXplorer), de la NASA, con otras observaciones de rayos cósmicos de muy alta energía. Los rayos cósmicos son chorros de partículas subatómicas provenientes del espacio, aceleradas a enormes velocidades, y que continuamente bombardean la Tierra.

El análisis de datos realizado por el equipo de Eric Christian, del Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Greenbelt, Maryland, y Nathan Schwadron, de la Universidad de New Hampshire en Durham, ambas instituciones en Estados Unidos, muestra un campo magnético que es casi perpendicular al movimiento de nuestro sistema solar a través de la galaxia. Además de aclarar un poco las características magnéticas de nuestro vecindario cósmico, los resultados brindan una explicación a un añejo misterio sobre el por qué las mediciones indican que llegan más rayos cósmicos de alta energía a un lado del Sol que en el otro.



Modelo de los campos magnéticos interestelares torciéndose alrededor del exterior de nuestra heliosfera, con arreglo a datos del satélite IBEX. La flecha roja indica la dirección en la que el sistema solar se mueve a través de la galaxia. (Imagen: NASA/IBEX/UNH)

La heliosfera está formada por el flujo constante de partículas (viento solar) que surge del Sol hacia todas direcciones y que se extiende hasta el punto en que dicho flujo se ralentiza y alcanza un equilibrio con la presión del viento interestelar. La única información recolectada directamente desde el corazón de esta compleja región fronteriza es la de la misión Voyager de la NASA. La Voyager 1 pasó varios años atravesando la región fronteriza hasta que por fin salió al espacio interestelar.

El IBEX, en órbita a la Tierra, estudia estas regiones. Este satélite astronómico detecta átomos neutros energéticos que son fruto de interacciones en los límites de la heliosfera, una región que contiene pistas importantes sobre lo que hay más allá. Estas interacciones están dominadas por fuerzas electromagnéticas. Las partículas que llegan desde la galaxia son esencialmente electrones (con carga negativa), átomos con carga positiva (iones), partículas neutras y polvo. Las partículas cargadas se ven obligadas a viajar por las líneas del campo magnético, las cuales serpentean a través del espacio. A veces, una partícula cargada choca con un átomo neutro en los bordes de la heliosfera y captura un electrón del átomo neutro. Después de robar el electrón, la partícula cargada se vuelve eléctricamente neutra y se aleja rápidamente en línea recta. Algunas de estas rápidas partículas neutras fluyen hacia la zona más interna del sistema solar, en la que está la Tierra, y llegan hasta los detectores del IBEX. En función de la velocidad y la dirección de esas partículas neutras, los científicos pueden obtener información sobre los átomos y las líneas del campo magnético implicados en la colisión inicial.

En 2009, científicos del IBEX presentaron los resultados de una línea de investigación que mostraban una distribución no uniforme de átomos neutros. Se comprobó que había una banda a lo largo de los límites heliosféricos de donde surgían la mayoría de átomos neutros que llegaban al IBEX.

Los investigadores se preguntaban si esta banda también podía estar relacionada con una irregularidad observada en los rayos cósmicos: En la Tierra, medimos más rayos cósmicos provenientes de cerca del lado de la "cola" de la heliosfera que del otro lado. Determinar el origen y las trayectorias de los rayos cósmicos que llegan no es fácil ya que esos rayos giran alrededor de líneas del campo magnético, tanto dentro como fuera de nuestra heliosfera, antes de chocar con otras partículas en la atmósfera de la Tierra, generando una cascada de partículas secundarias que, a su vez, son lo que se detecta. Para complicar aún más las cosas, la heliosfera va viajando a través de la galaxia.

Para ver si había una relación entre los datos del IBEX y las observaciones de rayos cósmicos, Schwadron usó datos del IBEX para construir un modelo digital que recrea cómo sería el campo magnético interplanetario alrededor de la heliosfera. Sin la heliosfera, las líneas del campo serían rectas y paralelas. Pero la presencia de la heliosfera hace algo parecido a lo que provoca un huevo colocado en un arroyo de agua: Las líneas del campo magnético tienen que torcerse alrededor de él.

Sobre la base de este modelo, se ejecutó una simulación de cómo la heliosfera afectaría a los rayos cósmicos. Se asumió que los rayos llegaban a la heliosfera uniformemente desde todas direcciones del espacio, pero se les permitió torcerse con arreglo a la geometría magnética local. Las simulaciones mostraron una distribución no uniforme de partículas de rayos cósmicos que concordaba bien con la irregularidad vista en las observaciones.

Todo apunta a que la heliopausa que separa el plasma solar del interestelar es muy larga, tal vez de unos 3 billones de kilómetros en la dirección del viento, y por tanto podría afectar al transporte de rayos cósmicos de alta energía hacia el sistema solar.

Desafortunadamente, esto no prueba que la heliosfera y el campo magnético interestelar sean los únicos responsables del misterio de los rayos cósmicos. Sin embargo, esta investigación muestra que la configuración magnética de nuestro vecindario interestelar puede ofrecer una posible respuesta.

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Así es, y si hay un objeto masivo en el Sistema Solar no usual , algo así como un Objeto X , pues, se sabria por el electromagnetismo ...