jueves, 6 de septiembre de 2012

Largo adiós a Voyager

Sondas de la NASA encuentran sorpresas al borde del Sistema Solar

Sonda Voyager 2. Créditos: NASA.
¿Ya hemos llegado? Ed Stone, científico del proyecto para las dos naves espaciales Voyager de la NASA, quiere saber. Desde su lanzamiento en 1977, las sondas se han aventurado miles de millones de kilómetros más allá de los planetas exteriores. Ahora, Stone y sus colegas están buscando señales de que la Voyager 1 podría finalmente estar llegando al borde del sistema solar -donde la heliosfera, la burbuja de partículas cargadas eléctricamente sopla hacia fuera por el Sol, hacia el espacio interestelar-.

La detección y caracterización de este umbral -llamada heliopausa- sería la ventaja definitiva para una sonda que registró sus 35 años en el espacio, el 5 de septiembre. Cuando la Voyager 1 se establezca, comenta Stone, físico del Instituto de Tecnología de California en Pasadena, que ha coordinado la misión desde que se puso en marcha las sondas, "la era espacial tenía sólo 20 años de edad y no había evidencia de que ninguna nave podría viajar tan lejos del Sol".

La extraordinariamente longeva Voyager 1 comenzó a detectar indicios de una región de frontera hace ocho años. Pero salir del Sistema Solar está demostrando ser un largo además de complicado asunto que Stone y sus colegas habían previsto. Cuando la Voyager 1 este bien y verdaderamente fuera, puede transformar las ideas de los investigadores sobre el borde invisible del Sistema Solar.

En el último giro en la historia, el arte parece estar atravesando una inesperado 'zona muerta'. Esta semana, Robert Decker, un científico espacial en la Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory en Laurel, Maryland, y sus colegas informaron la ubicación actual de Voyager 1, a 121,6 unidades astronómicas (18,2 millones de kilómetros) del Sol, la velocidad media de las partículas solares se ha reducido a casi cero. (Voyager 2, que está aproximadamente 3 mil millones kilómetros más cerca del Sol y se mueve en una dirección diferente, aún tiene que detectar la misma reducción en la velocidad).

El equipo de Decker informó por primera vez el cambio el año pasado, cuando tuvo mediciones de la velocidad de las partículas únicamente en la dirección radial, hacia el exterior desde el sol. En ese momento, el equipo pensó que el cambio era una señal de que la nave se acercaba a la heliopausa, donde las partículas solares se espera chocan con poderosos vientos generados por las supernovas que explotaron entre 5 a 10 millones de años atrás. La colisión obligaría a las partículas solares dejar el movimiento hacia fuera y comenzaría a empujar hacia un lado, como una corriente de agua que caen sobre una superficie sólida.

Para probar la idea, los ingenieros al mando de Voyager 1 la han colocado de costado siete veces, de manera que sus instrumentos pueden registrar velocidades de las partículas a lo largo de una línea perpendicular en su rumbo. Teniendo en cuenta que el envío de una orden a Voyager 1 tarda ahora 17 horas, y que el transmisor de la nave funciona a 23 vatios - casi tan poderosos como un foco de refrigerador- tal comunicación es un logro en sí mismo. Los investigadores se sorprendieron al encontrar que las partículas tenían una velocidad cero en esta dirección polar, también -lo que indica que eran casi estacionarias en lugar de ser azotadas por los vientos estelares. Eso no puede suceder en la heliopausa, agrega Decker. "Por lo tanto, concluyo... que la Voyager 1 no esta en la actualidad cerca de la heliopausa, al menos en la forma en que se ha previsto", escribe el equipo.

Decker y sus colegas piensan ahora que desde 2010, cuando la primera nave registró una caída de la velocidad, que ha estado en la antesala a la heliopausa, que posee por lo menos 1000 millones de kilometros de espesor. ¿Por qué las partículas se calman sigue siendo un misterio?, explica Stamatios Krimigis, científico espacial en la Universidad Johns Hopkins y coautor del artículo. Esto deja a los teóricos en un aprieto. "Ya que no existe ninguna orientación sobre lo que constituye salir del Sistema Solar y estar dentro de la galaxia", comenta Krimigis.

Gary Zank, un físico teórico de la Universidad de Alabama en Huntsville, está de acuerdo. "No considero que el papel a medida nos obliga a revisar nuestros modelos", reitera. Su equipo y otros teorizan que una pared magnética en la heliosfera exterior, causada por una acumulación de líneas de campo magnético, podría frenar el flujo de partículas cargadas a  las velocidades cercanas a cero registradas por Voyager 1.

Aunque la nave aún no ha llegado a la heliopausa, el límite puede estar al alcance. En mayo pasado, la Voyager 1 registro explosiones sin precedentes de los rayos cósmicos -protones altamente energizados y núcleos atómicos- que vienen de fuera del Sistema Solar. Los picos regresaron en julio, esta vez junto con un descenso en la incidencia de baja energía de los rayos cósmicos que se aceleraraban en el Sistema Solar. Los cambios sugieren que la Voyager 1 se acerca al borde del Sistema Solar y podría cruzar la heliopausa a finales de año, explica Krimigis. Pero, agrega, "la naturaleza parece ser mucho más imaginativa de lo que somos, por lo que podría ser un gran error".

De hecho, David McComas, un físico del Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio, Texas, y Nathan Schwadron, un físico del plasma de la Universidad de New Hampshire, en Durham, sugieren una explicación alternativa. En un artículo de prensa en The Astrophysical Journal, proponen que la Voyager 1 se encuentra en una región donde las líneas de campo magnético que atraviesan la heliosfera exterior enlazan con el campo magnético del resto de la galaxia. Aquí el campo crearía un conducto para los rayos cósmicos galácticos, causando los picos detectados. Los rayos cósmicos acelerados dentro de la heliosfera tenderían a moverse a lo largo de las líneas de campo con menos probabilidades de llegar a la Voyager. Si este modelo es correcto, consideran McComas y Schwadron, la heliopausa todavía puede demorar años.

Si la Voyager 1 no abandona el Sistema Solar, puede encontrarse con sorpresas. Los investigadores han asumido durante mucho tiempo que un arco de choque está fuera de la heliopausa. Al igual que la onda de choque alrededor de un avión supersónico, el arco de choque se cree lo forman como los arados del Sistema Solar a través del medio interestelar, forzando al gas ionizado local a cambiar la densidad de forma abrupta y discontinua. Pero en mayo, McComas y sus colegas informaron que los datos Interestelares de la NASA Boundary Explorer (IBEX) ponen en duda los datos de la misión. Desde la órbita de la Tierra, sondas IBEX detectan átomos eléctricamente neutros que se deslizan en el Sistema Solar en el medio interestelar a través de la heliopausa. Sus medidas sugieren que el Sol y los planetas se mueven a través del medio interestelar alrededor del 12% más lento de lo que se calculaba -demasiado lento para generar una onda de choque-.

Nada de esto molesta o provoca incertidumbre a Stone, quien espera que las dos Voyagers crucen la heliopausa mucho antes de 2025, antes de los isótopos de plutonio que alimentan las naves se agoten. Por el contrario, añade Stone, que está complacido de que el viaje de ida ha dado tantos giros inesperados. "Una cosa es Voyager que nos ha enseñado es estar preparado para ser sorprendidos."

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