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Hubble descubre que los anillos de Saturno calientan su atmósfera
El secreto ha estado oculto a plena vista durante 40 años. Pero fueron necesarios los conocimientos de un astrónomo veterano para integrar toda la información en menos de un año, utilizando las observaciones de Saturno obtenidas con el telescopio espacial Hubble de la NASA y la sonda Cassini, ya retirada, además de las naves espaciales Voyager 1 y 2 y la misión del International Ultraviolet Explorer, también retirado.
Esta imagen compuesta muestra la protuberancia de Lyman-alfa de Saturno, una emisión de hidrógeno que es un exceso persistente e inesperado detectado por tres misiones distintas de la NASA. Créditos: NASA, ESA, Lotfi Ben-Jaffel (IAP & LPL)
El vasto sistema de anillos de Saturno está calentando la atmósfera superior del planeta gigante. Este fenómeno nunca antes había visto observado en el sistema solar.
Es una interacción inesperada entre Saturno y sus anillos que potencialmente podría proporcionar una herramienta para predecir si los planetas que orbitan alrededor de otras estrellas también tienen gloriosos sistemas de anillos parecidos a los de Saturno.
La evidencia reveladora es un exceso de radiación ultravioleta, que se ve como una línea espectral de hidrógeno caliente en la atmósfera de Saturno. El aumento en la radiación significa que algo está contaminando y calentando la atmósfera superior desde el exterior.
La explicación más factible es que las partículas de hielo de los anillos que llueven sobre la atmósfera de Saturno producen este calentamiento. Esto podría deberse al impacto de micrometeoritos, al bombardeo de partículas de viento solar, a la radiación solar ultravioleta o a fuerzas electromagnéticas que recogen polvo con carga eléctrica.
Todo esto sucede bajo la influencia del campo gravitacional de Saturno, que atrae las partículas hacia el planeta. Cuando la sonda Cassini de la NASA se sumergió en la atmósfera de Saturno al final de su misión en 2017, midió los constituyentes atmosféricos y confirmó que muchas partículas están cayendo hacia su interior desde los anillos.
“Aunque es bien conocida la lenta desintegración de los anillos, su influencia en el hidrógeno atómico del planeta es una sorpresa. Desde la sonda Cassini ya sabíamos acerca de la influencia de los anillos. Sin embargo, no sabíamos nada acerca del contenido de hidrógeno atómico”, dijo Lotfi Ben-Jaffel, del Instituto de Astrofísica de París y el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona.
“Todo es impulsado por las partículas de los anillos que caen en cascada a la atmósfera en latitudes específicas. Estas partículas modifican la atmósfera superior, cambiando su composición”, dijo Ben-Jaffel.
“Y luego también tenemos los procesos de colisión con gases atmosféricos, que probablemente están calentando la atmósfera a una altitud específica”.
La conclusión de Ben-Jaffel requirió integrar las observaciones de luz ultravioleta (UV) de los archivos de cuatro misiones espaciales que han estudiado Saturno.
Esto incluye las observaciones de las dos sondas Voyager de la NASA que sobrevolaron Saturno en la década de 1980 y midieron el exceso de emisión UV.
En aquel momento, los astrónomos descartaron las mediciones considerándolas como ruido en los detectores. La misión Cassini, que llegó a Saturno en 2004, también recopiló datos UV en la atmósfera (a lo largo de varios años). Los datos adicionales provinieron de Hubble y el International Ultraviolet Explorer, el cual fue lanzado en 1978.
Pero la pregunta que seguía en el aire era si todos los datos podrían ser ilusorios o si, por el contrario, reflejaban un fenómeno real en Saturno.
La clave para armar el rompecabezas provino de la decisión de Ben-Jaffel de utilizar las mediciones del espectrógrafo de imágenes del telescopio espacial Hubble (STIS, por sus siglas en inglés).
Sus precisas observaciones de Saturno fueron utilizadas para calibrar los datos UV de archivo de las otras cuatro misiones espaciales que han observado Saturno. Ben-Jaffel comparó las observaciones UV de Saturno obtenidas por el STIS con la distribución de la luz de diferentes misiones e instrumentos espaciales.
“Cuando todo estuvo calibrado, vimos claramente que los espectros son consistentes en todas las misiones. Esto fue posible porque tenemos el mismo punto de referencia, obtenido con Hubble, con respecto a la tasa de transferencia de energía proveniente de la atmósfera que ha sido medida durante décadas”, dijo Ben-Jaffel. (NASA)
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