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Rayos X de la Tierra

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Rayos X de la Tierra

A fines de este año, los astrónomos planean utilizar el potente telescopio Chandra de Rayos X de la NASA para observar algo nuevo: La Tierra.

NASA

ver leyendaAgosto 18, 2003: Hace años, cuando los astrónomos planearon por primera vez el Observatorio Chandra de Rayos X de la NASA, no tenían planetas en mente. Los planetas eran fuentes demasiado tranquilas para la astronomía de rayos X. El Chandra estaba diseñado para revelar galaxias en colisión, remolinos de sofocante calor alrededor de agujeros negros, estrellas explotando -- en otras palabras, fuentes violentas de alta energía de rayos X. No planetas.

"Los planetas, sin embargo, se han convertido en fuentes de rayos X bastante interesantes", dice el astrónomo Ron Elsner del Centro Marshall de Vuelos Espaciales. Júpiter, por ejemplo, tiene una mancha caliente palpitante cercana a su polo norte. Marte y Venus centellean como bolas de discoteca. Incluso la Luna emite rayos X.

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Arriba: Una imagen del planeta Venus tomada por el observatorio de rayos X Chandra. El lado nocturno del planeta está a la izquierda, el luminoso lado diurno a la derecha [más información]

¿Y la tierra? Aunque unos cuantos satélites de rayos X han observado la Tierra antes, el mundo en el cual vivimos se mantiene en su mayor parte como terra incognita -- un misterio. Esto pronto cambiará. "A finales de este año vamos a apuntar el Chandra hacia la Tierra", dice Elsnet. Será la primera vez que los astrónomos estudien detalladamente nuestro propio planeta utilizando el potente telescopio de rayos X.

Elsner no está seguro de lo que verá el Chandra. "La tierra puede parecerse a Marte o a Venus", dice. Estos planetas centellean lentamente porque son bañados por rayos X provenientes del Sol. Cuando un fotón de rayos X impacta en la atmósfera de Marte o Venus, es absorbido por un átomo -- para luego ser re-emitido. Cada pocos segundos hay un pequeño resplandor de radiación X causada por este proceso, llamado "fluorescencia". La luna también centellea, aunque no tiene atmósfera. Allí la fluorescencia tiene lugar en el suelo.

Por otro lado, la tierra puede parecerse a Júpiter. "Júpiter centellea de la misma forma que lo hacen Venus y Marte", indica Elsner, "pero Júpiter tiene algo extra: una mancha caliente de rayos X".

ver leyendaLa mancha candente de Júpiter es causada por iones pesados como el O6+ colapsando la atmósfera polar. El O6+ es un átomo de oxígeno que ha perdido 6 de sus 8 electrones, y los quiere recuperar. Cuando estos iones altamente cargados entran en la atmósfera de Júpiter, roban electrones de las moléculas cercanas. Los químicos llaman a esto "reacción de intercambio de carga". Esto ocurre con tanta energía cerca al polo norte de Júpiter, que la reacción emite rayos X.

Arriba: Cada 45 minutos una ráfaga de rayos X titila desde un punto cercano al polo norte joviano. Esta animación, basada en los datos obtenidos desde el Observatorio de rayos X Chandra, muestra el punto caliente pulsando 15 veces durante las 10 horas de rotación completa del gigantesco planeta.[más información]

¿De dónde vienen esos iones? ¿Y por qué la mancha caliente algunas veces parpadea y se detiene cada 45 minutos? "Esos son misterios", dice Randy Galdstone del Instituto de Investigación del Suroeste, que trabaja con Elsner observando planetas con rayos X.

"Una posibilidad es que los iones de oxígenos puedan provenir del viento solar", especula. No es fácil quitar 6 electrones del oxígeno, pero es algo que ocurre todo el tiempo a temperaturas de millones de grados en la corona solar. El viento solar, el cual comienza en la corona, impulsa estos iones a través del sistema solar.

Como Júpiter, la Tierra tiene un fuerte campo magnético que puede hacer de chimenea para los iones del viento solar hacia los polos. Quizá, como Júpiter, nuestro planeta tiene una mancha caliente rutilante. Esta posibilidad es lo que impulsó en el año 2001 a Gladstone a proponer las próximas observaciones del Chandra.

ver leyenda"Técnicamente, será una observación con muchas posibilidades", dice Gladstone. Chandra es un telescopio espacial que rota alrededor de la Tierra en una órbita elíptica. Se acerca a la tierra a 10.000 km y se aleja hasta los 140.000 km -- un tercio de la distancia a la Luna. Debido a esta órbita tan alargada, "la Tierra no es un blanco estacionario".

Derecha: La órbita elíptica del Observatorio de rayos X Chandra. [más información]

Está en movimiento y es enorme. El planeta llena completamente el campo de visión de Chandra. "Cuando Chandra está apuntando hacia la Tierra, no puede ver nada más -- ni siquiera las estrellas que normalmente utilizamos para guiarnos", hace notar Elsnet. "Tenemos que guiar a Chandra utilizando únicamente giroscopios".

¿Funcionará?

"Tendremos que averiguarlo", dice Elsner. Por ello él y sus colegas intentaron apuntar Chandra hacia la Tierra a principios de este año. Fue sólo un intento, pero suficiente para comprobar "que podemos seguir a la Tierra y recopilar datos".

El paso siguiente es lo más importante: una mirada con mucho cuidado hacia nuestro planeta. "Tenemos garantizados 12.000 segundos (3.3 horas) de tiempo de observación", dice Elsner. Pero no lo utilizarán todo de una sola vez. ¿Qué ocurriría si la apariencia de la tierra cambia de un día a otro, o de una semana a otra? Una foto única podría ser engañosa. "Planeamos dividir nuestro tiempo en diez partes de 1.200 segundo y observar la Tierra en diez días separados."

Abajo: Imagen de rayos X del polo norte terrestre y sus brillantes auroras, tomada con PIXIE. [más información]

ver leyendaChandra no puede ver la Tierra por completo en una sola toma. "Nuestro campo de visión está limitado a un área de 1.100 km. de ancho", dice Gladstone. En comparación, el radio de la tierra es de 6.378 km. "Hemos decidido examinar primero las regiones polares. Si la Tierra tiene un faro como el de Júpiter, allí es donde estará".

Un detector llamado PIXIE (Experimento sobre Imágenes de Rayos X en la Ionosfera Polar), a bordo del satélite Polar de la NASA, ya ha demostrado que las auroras polares de la Tierra emiten unos rayos X difusos. Los datos de PIXIE no revelan ningún faro polar, pero esto era lo que se esperaba, dice Gladstone. "PIXIE opera en un rango de energías (desde 2 keV hasta 60 keV) donde la mancha caliente de Júpiter es invisible. Chandra puede detectar rayos X más suaves (desde 0.2 keV hasta 1 keV) donde la mancha caliente de Júpiter es brillante".

¿Qué será lo que encontrará Chandra? Delicadas auroras brillantes -- seguro. Destellos fluorescentes -- quizás. Un faro polar pulsante -- nadie lo sabe. Dice Elsner: "Prepárense para una sorpresa".

Nota del Editor: Entre los colaboradores de Elsner y Gladstone para esta investigación se encuentran Hunter Waite (Universidad de Michigan), Nikolai Ostgaard (Universidad de California, Berkeley), Shen-Wu Chang (Universidad de Alabama, Huntsville), Albert Metzger (JPL), Tom Cravens (Universidad de Kansas), Anil Bhardwaj (Centro Espacial Vikram Sarabhai , India), y Tariq Majeed (Universidad de Michigan).

Mas información (en inglés y español)

El observatorio Chandra de Rayos X -- (NASA) Aprenda más sobre Chandra en este Portal mantenido por el Smithsonian Astrophysical Observatory.

Insólitas Emisiones de Rayos X del Planeta Júpiter -- (Ciencia@NASA) Utilizando el Observatorio Chandra de Rayos X, los astrónomos observan un misterioso faro pulsante de rayos X cerca del polo norte del planeta gigante.

Imágenes de Chandra de Marte, Venus y Júpiter.

Astronomía de Rayos X vs. rayos X de uso médico -- (CXO) Es normal asociar los rayos X de objetos cósmicos con rayos X de la consulta de un médico, pero la comparación es un poco engañosa.

PIXIE -- (NASA) Experimento sobre Imágenes de Rayos X en la Ionosfera Polar, (Polar Ionosphere X-ray Imaging Experiment).

Rayos X calientes de un Cometa frío. -- (Ciencia@NASA) Las reacciones del intercambio de cargas que afectan al oxígeno altamente ionizado son responsables de los rayos X de los cometas helados.


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Créditos y Contactos

Autor: Dr. Tony Phillips
Funcionario Responsable de NASA: John M. Horack
Editor de Producción: Dr. Tony Phillips
Curador: Bryan Walls


Relaciones con los Medios: Steve Roy Traducción al Español: Emilio Jiménez/Carlos Román
Editor en Español: Héctor Medina
El Directorio de Ciencias del Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA patrocina el Portal de Internet de Science@NASA que incluye a Ciencia@NASA. La misión de Ciencia@NASA es ayudar al público a entender cuán emocionantes son las investigaciones que se realizan en la NASA y colaborar con los científicos en su labor de difusión.