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Astronomía infrarroja - Telescopio espacial Spitzer


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Telescopio Espacial Infrarrojo Spitzer (SIRTF)

Las Instalaciones del Telescopio Espacial Infrarrojo (Space InfraRed Telescope Facility, SIRTF), luego llamado Spitzer, consisten en un observatorio espacial infrarrojo enfriado criogénicamente, capaz de estudiar objetos que van desde nuestro Sistema Solar hasta las regiones más distantes del Universo. SIRTF es el elemento final del Programa de NASA de Grandes Observatorios, y una pieza clave desde el punto de vista científico y técnico del nuevo Programa para la Búsqueda Astronómica de los Orígenes. El observatorio SIRTF consiste en un telescopio de 0.85 metros con tres instrumentos científicos enfriados criogénicamente, capaces de tomar imágenes y espectos de 3 a 180 micras. Con su gran sensibilidad, su conjunto de detectores de gran formato, su alta efectividad observacional y su larga vida criogénica, SIRTF ofrece una capacidad observacional sin precedentes.

Puesta en órbita

La primera versión de este artículo fue publicada en Ciencias Místicas en 2001, antes del lanzamiento del telescopio y cuando todavía no había sido bautizado con el nombre "Spitzer".

El lanzamiento del SIRTF fue finalmente el día 25 de Agosto de 2003 (un año después de lo proyectado), desde el Centro Espacial Kennedy, a bordo de un vehículo Delta 7920H ELV.

Principios básicos

El potencial científico de SIRTF está anclado en cuatro principios físicos básicos que definen la importancia del infrarrojo en la investigación de fenómenos astrofísicos. La región infrarroja es parte del espectro electromagnético, y se extiende de 1 micra (cercano infrarrojo) a 200 micras (lejano infrarrojo). Los ojos humanos sólo son sensibles a luz entre 0.4 y 0.7 micras.

Las observaciones Infrarrojas revelan los estados fríos de la materia.

Los objetos sólidos en el espacio -- desde el tamaño de un grano de polvo interestelar (de menos de una micra) hasta los planetas gigantes -- tienen temperaturas que van de 3 a 1500 grados Kelvin (K). La mayoría de la energía irradiada por objetos en este rango de temperaturas se encuentra en el infrarrojo. Las observaciones infrarrojas son por lo tanto de particular importancia en el estudio de medios a baja temperatura, como son las nubes interestelares con mucho polvo, donde las estrellas se están formando, así como las superficies heladas de los satélites planetarios y los asteroides.

Las observaciones Infrarrojas exploran el Universo Oculto.

Los granos de polvo cósmico oscurecen partes del Universo, bloqueando la luz que llega de regiones críticas. Este polvo se vuelve transparente en el cercano infrarrojo, donde los observadores pueden estudiar regiones ópticamente invisibles como el centro de nuestra Galaxia (y de otras galaxias) y densas nubes donde las estrellas y los planetas están naciendo. Para muchos objetos, incluyendo las estrellas en regiones con mucho polvo, los núcleos galácticos activos e incluso galaxias enteras, la radiación visible abosorbida por el polvo y re-emitida en el infrarrojo constituye la mayor parte de su luminosidad.

Las observaciones Infrarrojas proporcionan acceso a muchas lineas espectroscópicas.

Las bandas de emisión y absorción de virtualmente todas las moléculas y los sólidos se encuentran en el infrarrojo, donde pueden usarse para estudiar las condiciones físicas y químicas de ambientes relativamente fríos. Muchos átomos y iones tienen lineas espectrales en el infrarrojo, que pueden usarse para estudiar las atmósferas estelares y el gas interestelar, explorando regiones que son demasiado frías o con demasiado polvo para ser estudiadas en luz visible.

Las observaciones Infrarrojas estudian el Universo Jóven.

El corrimiento al rojo cósmico, que resulta de la expansión general de Universo, desplaza la energía inexorablemente hacia longitudes de onda largas, siendo el corrimiento proporcional a la distancia del objeto. Debido a la velocidad finita de la luz, los objetos con un gran corrimiento al rojo se observan según eran cuando el Universo era mucho más joven. Como resultado de la expansión del Universo, la mayoría de la radiación óptica y ultravioleta emitida por las estrellas, las galaxias y los quásares desde el principio de los tiempos, ahora se encuentran en el infrarrojo. Cómo y cuándo los primeros objetos del Universo se formarón será esclarecido en gran parte gracias a las observaciones infrarrojas.

Aparte de unas estrechas ventanas en el infrarrojo cercano, toda la radiación infrarroja emitida por objetos celestes es absorbida por la atmósfera de la Tierra. Es por ello que es necesario el empleo de observatorios infrarrojos con gran sensibilidad, como SIRTF.

Historia

BalloonLa Astronomía Infrarroja nació en los años 60 con el vuelo de telescopios a bordo de globos aerostáticos, lo que permitió evitar la absorción producida por la parte baja de la atmósfera. A principios de los años 70, las observaciones hechas por pequeños telescopios a bordo de cohetes y de aviones a chorro volando a gran altura permitieron identificar unos pocos miles de fuentes celestes infrarrojas (IR).

Mientras tanto, los astrónomos explotaban las estrechas ventanas de transmisión atmosférica para observar, desde la superficie de la Tierra, a determinadas longitudes de onda en el cercano y mediano infrarrojo. Se instalaron nuevos instrumentos en telescopios en Mauna Kea (Hawaii), Monte Wilson en el Sur de California y Monte Lemmon en Arizona. En 1974 NASA convirtió un avion de cargo en el Observatorio Aereo Kuiper (inglés), que durante las dos décadas siguientes efectuó vuelos de investigación.

KAO

Pero ninguno de estos observatorios pudo aprovechar las condiciones de observación excepcionales del espacio exterior. A principios de los años 70, los astrónomos comenzaron a considerar la posibilidad de colocar un telescopio infrarrojo por encima de la atmósfera terrestre. La mayoría de las ideas, como el Shuttle InfraRed Observatory (SIRO), consideraban la realización de repetidos vuelos a bordo del Transbordador Espacial de NASA. Este enfoque tuvo lugar en una época en que el presupuesto del programa del Transbordador se presuponía capaz de realizar vuelos semanales de hasta 30 días de duración. Más aún, se asumía que el ambiente contaminado del Transbordador (debido a los vapores y pequeñas partículas) podría ser minimizado.

En 1979, El Consejo Nacional de Investigación (National Research Council) de la Academia Nacional de Ciencias (National Academy of Sciences) publicó las recomendaciones de un comité de científicos (Comité de Campo) seleccionados para identificar las prioridades de los nuevos telescopios astronómicos, observatorios e iniciativas para la siguiente década. Este informe, "Una Estrategia para la Astronomía y Astrofísica Espacial de los años 80", identificó el Shuttle Infrared Telescope Facility (SIRTF) como "una de las dos grandes instalaciones astrofísicas (que deben ser desarrolladas) para Spacelab", una plataforma espacial de investigación. Anticipando los excitantes resultados del satélite Explorer y de la misión del Transbordador, el informe favorecía el "estudio y desarrollo de vuelos espaciales de larga duración de telescopios infrarrojos enfriados a temperaturas criogénicas".

En Mayo de 1983, NASA solicitó propuestas para construuir instrumentos y realizar observaciones con un telescopio infrarrojo grande a bordo el Transbordador.

NASA/IPAC

IRAS decalMientras NASA estaba preparando la publicación de este anuncio para solicitar propuestas, un cohete estaba lanzando al espacio el primer telescopio infrarrojo: el Satélite Astronómico Infrarrojo (inglés) (InfraRed Astronomical Satellite, IRAS). IRAS, un satélite tipo Explorer diseñado para realizar el primer censo del cielo infrarrojo, fue el fruto de la colaboración de Estados Unidos, los Paises Bajos y Gran Bretaña. El equipo de Estados Unidos construyó el telescopio, los detectores infrarrojos y el sistema refrigerante. El equipo holandés proporcionó la nave espacial, que incluye los ordenadores de abordo y los sistemas de apuntar. Y el equipo británico construyó a estación terrestre y el centro de control. La misión de 10 meses de IRAS se convirtió en un éxito espectacular y alentó los deseos de científicos de todo el mundo de realizar una misión de seguimiento que se aprovechara de las rápidas innovaciones realizadas en el campo de la tecnología de detectores infrarrojos.

Iras in orbit

En 1984, NASA seleccionó a un equipo de astrónomos para construir los instrumentos y ayudar en la definición de un programa científico para el observatorio SIRTF (no asociado al Transbordador). Esta decisión resultó ser muy acertada, ya que cuando el Telescopio Infrarrojo (inglés) (InfraRed Telescope, IRT) voló a bordo de Spacelab 2 en Julio de 1985, se descubrió que la emisión infrarroja contaminante producida por el Tranbordador era considerable. A pesar de ello, este modesto telescopio de 15.2 cm de diámetro desarrollado por un equipo del Observatorio Astrofísico Smithsonian demostró el éxito del diseño criogénico del telescopio y de la posibilidad de trabajar con helio superfluido en gravedad cero.

La decisión de proceder con un observatorio independiente del Transbodador dió lugar a la primera, pero no última, transformación de SIRTF: Space Infrared Telescope Facility.

A finales de los años 80, la impresionante herencia histórica de la misión de 10 meses de IRAS y el prometedor futuro de la astronomía infrarroja espacial, era cada vez más obvia para la comunidad científica. En 1989, el Consejo Nacional de Investigación de la Academia Nacional de Ciencias encargó al Comité evaluador de astronomía y astrofísica (Astronomy and Astrophysics Survey Committee, AASC) hacer unas recomendaciones de las iniciativas más importantes en materia de observatorios terrestres y espaciales para la próxima década. Este comité de astrónomos y astrofísicos representaba a toda la comunidad de investigadores y estableció quicen grupos donde estaban representadas las disciplinas a todas las longitudes de onda, así como la astrofísica solar, planetaria, teórica y de laboratorio. Estos grupos fueron responsables de recoger la opinión de una comunidad muy amplia. En el estudio, que se tardó dos años en completarse, participaron más del 15% de todos los astrónomos de los Estados Unidos.

Haciendo mención de la importancia fundamental del espectro electromágnetico que va de 1 a 1000 micras para el estudio de los problemas de más relevancia en astrofísica, el Informe Bahcall se refiere a la década de los 90 como la "Década del Infrarrojo". Esta proclama se basó también en los avances revolucionarios hechos en el campo de la tecnología de detectores infrarrojos.

SIRTF se veia como el cuarto y final elemento del Programa de NASA de Grandes Observatorios (inglés). La intención era lanzar SIRTF lo suficientemente temprano como para permitir que fuera contemporaneo del Telescopio Espacial Hubble (inglés) y del Observatorio de Rayos-X Chandra (inglés) (antes conocido como Advanced X-ray Astrophysics Facility). El informe Bahcall mencionaba las contribuciones científicas que se esperaba hiciera SIRTF en cuatro áreas de investigación de especial relevancia.

  • Formación de Planetas y Estrellas
     

    • Cometas, Sistema Solar Primordial

    • Discos Planetarios de polvo de segunda generación

    • Vientos Protoestelares

    • Censo de Enanas Marrones

  • Origen de Galaxias y Quásares Energéticos
     

    • Espectros de Galaxias Luminosas hasta z = 5

  • Distribución de Materia y Galaxias
     

    • Censos Profundos de 10 a 100 micras

    • Materia Perdida y Halos Galácticos

  • Formación y Evolución de Galaxias
     

    • Protogalaxias

    • Evolución de Galaxias

El presupuesto de NASA fue reducido de tal forma que se tuvieron que cancelar algunas misiones y otras, como SIRTF, se tuvieron que re-diseñar. De hecho, en cinco años el diseño de SIRTF experimentó dos significativas reducciones en tamaño, pasando de ser un observatorio grande con un presupuesto de 2,200 millones de dólares, a tener un tamaño más modesto con un presupuesto de 550 millones de dólares. Las diferentes versiones de SIRTF fueron nombradas en función del cohete de NASA en el que se lanzarían (ver abajo).

Modificaciones en el diseño de SIRTF

SIRTF Designs

Después del último re-diseño de SIRTF a mediados de los 90, y motivados por los cambios fiscales, el Comité de Astronomía y Astrofísica, perteneciente al "National Research Council's Space Studies Board" y al "Board on Physics and Astronomy", creó un Grupo de Trabajo sobre SIRTF y SOFIA (TGSS) para llevar a cabo un estudio independiente de la capacidad cientifica de los recién re-diseñados SIRTF y SOFIA.

Naturamente, algunas de la capacidades científicas de SIRTF han desaparecido, pero a pesar de la dramática reducción de su presupuesto (en un 80%), la vitalidad e integridad de SIRTF se ha mantenido. Cómo? En su mayor parte gracias a la toma de decisiones ingenieriles innovadoras.

SIRTF se construye sobre sólidas fundaciones científicas y tecnológicas establecidas por dos satélites infrarrojos espaciales anteriores. Ambas misiones demostraron los fundamentos de la tecnología criogénica y el beneficio considerable de los telescopios e instrumentos espaciales enfriados con helio líquido.

El Saltélite Astonómico Infrarrojo (InfraRed Astronomical Satellite, IRAS), una misión Explorer de NASA, realizó, en 1983, el primer censo del cielo a longitudes de onda del infrarrojo térmico. Resultado de una colaboracion entre Estados Unidos, los Paises Bajos y Gran Bretaña, IRAS abrió un nuevo capítulo en la exploración astronómica. Utilizando un telescopio de 57 centímetros de diámetro enfriado criogénicamente a una temperatura de 4 K, IRAS voló durante 10 meses alrededor de la Tierra a una altura de 900 km en órbita polar. La misión finalizó cuando se acabó el helio líquido refrigerante.

Se hiceron mapas del noventa y seis por ciento del cielo en cuatro bandas anchas de longitudes de onda, centradas a 12, 25, 60 y 100 micras. Los cientos de miles de fuentes infrarrojas detectadas por IRAS doblaron el número de fuentes catalogadas por los astrónomos. En las dos décadas siguientes a esta innovadora y exitosa misión, los científicos han publicado miles de artículos basados en datos de IRAS, estableciendo el marco para todos los siguientes observatorios infrarrojos.

El cielo entero, observado por IRAS en longitudes de onda infrarroja y proyectado con una resolución de 0.5 grados. La banda horizontal brillante es el plano de la Vía Láctea, con el centro de la Galaxia localizado en el centro de la imagen. Los colores representan la emisión infrarroja detectada en tres de de las cuatro bandas de longitud de onda (el azul corresponde a 12 micras, el verde a 60 y el rojo a 100). El material más caliente emite a longitudes de onda más cortas. La estructura difusa horizontal en forma de S que cruza la imagen pertenece a la emisión débil que prodecde del polvo en el plano del Sistema Solar. Entre los objetos discretos que se ven en la imagen se encuentran regiones de formación estelar en la constelación de Ophiuchus (encima del Centro Galáctico) y Orión (los dos puntos más brillantes debajo del plano de la Galaxia a la derecha). La Nube Grande de Magallanes, una galaxia satélite de la Vía Láctea, es el punto relativamente aislado debajo del plano, a la derecha del centro. Las bandas negras correspoden a regiones no observadas por IRAS.

All-Sky IRAS Map

IRAS descubrió discos de polvo alrededor de estrellas cercanas, que se piensa corresponden a un paso evolutivo en la formación de sistemas planetarios. El satélite tambien descubrió la existencia de "cirros infrarrojos" o granos de polvo en toda la Vía Láctea. IRAS identificó una clase de galaxias "starburst", cuya luminosidad se debe al nacimiento de un número muy grande de estrellas masivas.

La constelación de Orión, tan familiar en el cielo invernal, muestra un contraste espectacular entre la imagen obtenida en luz visible (izquierda) y la vista por IRAS en el infrarrojo (derecha). El mosaico en color falso de IRAS cubre una región de 30x24 grados de extensión y se ha realizado a partir de los datos a 12, 60 y 100 micras. Nuevas técnicas de procesamiento de datos se han empleado para resaltar los detalles mas débiles y para eliminar los artefactos instrumentales. Las regiones más calientes -- las estrellas -- son más brillantes a 12 micras y se muestran en azul. El polvo interestelar más frío es más brillante a 60 micras (verde) y 100 micras (rojo).

Contrasting Views of Orion
(izquierda) Akira Fujii, (derecha) NASA/IPAC

El Observatorio Espacial Infrarrojo (inglés) (Infrared Space Observatory, ISO), una piedra angular de la Agencia Espacial Europea, fue lanzado a finales de 1995. ISO empleó cuatro instrumentos científicos para estudiar el cosmos a longitudes de onda desde 2.5 a 240 micras. Haciendo uso de un telescopio criogénico de 60 cm de diámetro y de los primeros conjuntos de detectores infrarrojos en el espacio, ISO constituyó una mejora muy importante de la capacidad de observación. Operando en una órbita altamente elíptica, ISO daba una vuelta a la Tierra una vez al día, durante su misión de 30 meses. A diferencia de IRAS, ISO fue utilizado para realizar observaciones de objetos individuales, llevando a cabo unas 28,000 observaciones diferentes.

Aunque el satélite ha dejado de funcionar, la investigación llevada a cabo a partir de los datos del archivo de ISO continúa hoy en día. Entre los resultados más importantes de ISO está el descubrimiento de que el agua es muy abundante en toda la Galaxia. Sus alta capacidad espectroscópica sin precedentes permitió a ISO descubrir y caracterizar muchas moléculas interestelares nuevas. Más aún, ISO confirmó y extendió muchos de los descubrimientos de IRAS, incluyendo la existencia de discos de polvo circumestelares, futuro lugar de formación de planetas.

Interpretación de un artista de ISO orbitando alrededor de la Tierra
ISO in Orbit

Otros experimentos aéreos ( Kuiper Airborne Observatory ) y espaciales ( COBE/FIRAS , IRTS , MSX ) han hecho importantes contribuciones al campo de la astronomía infrarroja. SIRTF supone un salto generacional en astronomía infrarroja, proporcionando mejoras de un orden de magnitud en capacidad de observación, superando cualquiera de los observatorios infrarrojos del presente y del pasado.

SIRTF irá más allá de cualquier misión infrarroja espacial criogénica haciendo uso extensivo -- en imagen y espectroscopía -- de los conjuntos de detectores infrarrojos más grandes que están empezando a ser usados en el campo de la astronomía.

Funcionamiento

SIRTF es el componente infrarrojo de la familia de NASA de Grandes Observatorios, y su misión es estudiar una gran variedad de fenómenos astronómicos que van desde nuestro Sistema Solar hasta los confines más distantes del Universo joven. Proporcionando una cobertura de longitudes de onda de 3 a 180 micras, SIRTF constituye un importante complemento científico al Telescopio Espacial Hubble (inglés) y al Observatorio de Rayos-X Chandra . Las longitudes de onda más pequeñas del infrarrojo (el cercano infrarrojo) permiten ver a través de regiones muy oscurecidas por el polvo, de forma que los astrónomos puedan estudiar estrellas recién nacidas. Las longitudes de onda largas (lejano infrarrojo) son muy útiles para estudiar las distribución del polvo en la Vía Láctea, un ingrediente importante para la formación de planetas y estrellas.

Cerca de un 80% del tiempo de observación de SIRTF estará disponible a la comunidad científica en general, a través de un concurso de propuestas de observación organizado por el Centro de Ciencia SIRTF. Hasta la fecha, una quinta parte de la misión de SIRTF (asumiendo que durará 5 años) ha sido definida a través de los Programas de Legado Científico (inglés), el Censo a Primera Vista (First-Look Survey) (inglés) y el Tiempo de Observación Garantizado (inglés). Las solicitudes de información sobre el balance de los programas científicos tendrá lugar anualmente, empezando poco después del lanzamiento. Las solicitudes de tiempo de observación con SIRTF serán examinadas por colegas en un proceso competitivo.

Una de las consecuencias del re-diseño de SIRTF a principios de los años 90 fue la decisión de que hiciera grandes contribuciones en estos cuatro campos de investigación:

La Búqueda de Enanas Marrones y Super-Planetas

Estos objetos tienen muy poca masa para que se puedan producir las reacciones nucleares que son la fuente de energía en las estrellas, pero son más grandes y calientes que los planetas de nuestro Sistema Solar. Los astrónomos están ahora empezando a detectar estos objetos tan buscados y es interesante saber hasta que punto pueden contribuir a la materia oscura que domina en el Universo. SIRTF proporcionará información muy valiosa sobre su número y sus características físicas.

El Descubrimiento y Estudio de Discos de Polvo de Segunda Generación (o Discos de "Debris") Alrededor de Estrellas Cercanas.

SIRTF determinará la estructura y composición de los discos de polvo y gas que rodean a las estrellas cercanas. Los discos proto-planetarios de polvo y gas y los discos de polvo de "segunda generación", un estado de evolución posterior en el que la mayor parte del gas ha desaparecido, se cree que forman parte de proceso de formación de sistemas planetarios. Mediante la observación de estos discos en varios estados de evolución , SIRTF podrá estudiar la transformación de una nube de polvo y gas sin estructura en un sistema planetario.

El Estudio de Galaxias Infrarrojas Ultraluminosas y Núcleos Galácticos Activos

Muchas galaxias emiten más radiación a longitudes de onda infrarrojas que en el resto de las regiones del espectro electromagnético combinadas. Estas galaxias infrarrojas ultraluminosas pueden estar energetizadas por intensos eventos de formación estelar estimulados por una colisión de galaxias o por núcleos galácticos activos ocultos por el polvo (incluyendo quásares) energetizados a su vez por la presencia de un enorme agujero negro. SIRTF estudiará el origen y evolución de estos objetos hasta distancias cosmológicas.

El Estudio de El Universo Joven

El corrimiento al rojo cosmológico es debido a la expansión del Universo, y hace que la luz de los fenómenos astronómicos se vean a longitudes de onda más grandes. Los objetos que presentan un corrimiento al rojo más grande se ven según eran hace mucho tiempo, cuando el Universo era mucho más joven. La mayoría de la radiación óptica y ultravioleta emitida por las estrellas y las galaxias desde el principio del Universo está ahora corrida hacia el infrarrojo. SIRTF proporcionará importante información sobre cuándo y cómo se formaron las primeras estrellas y galaxias.

Estos interesantes temas científicos están directamente relacionados con el Programa de Orígenes de NASA,cuyo objetivo es entender los orígenes del Universo, las galaxias, las estrellas y los planetas.

El re-diseño de SIRTF (obligado tras un drástico recorte de su presupuesto) se llevó a cabo con estos temas científicos en mente, pero debemos enfatizar que las grandes capacidades de SIRTF serán aplicadas a un rango más amplio de campos astronómicos. SIRTF ofrece unas capacidades sin precedentes en un observatorio espacial y la historia ha demostrado repetidamente que esto da lugar a descubrimientos fortuitos de fenómenos no conocidos. Con SIRTF los astrónomos esperan lo inesperado!

SIRTF estudiará algunos de los planetas conocidos y sus lunas, así como los cometas, asteroides y el polvo esparcido a través del Sistema Solar. El Observatorio empleará una parte considerable de su tiempo en estudiar los discos circumestelares (que rodean a las estrellas) de polvo y gas que se encuentran en las estrellas cercanas y que se piensa formarán eventualmente sistemas planetarios 'extrasolares' (fuera de nuestro Sistema Solar).

Los Planetas Exteriores

Los objetos como el Sol y la Luna son demasiado brillantes y saturarían los sensibles detectores de estado sólido de SIRTF. Los principales objetivos planetarios en el Sistema Solar serán los planetas exteriores, a los cuales no existen por el momento planes para una exploración robótica. SIRTF apenas podrá resolver espacialmente los detalles en Urano y Neptuno, pero las imágenes y la espectroscopía serán capaces de detectar las diferencias de temperatura y composición química en sus atmósferas. El diámetro de Plutón es más pequeño que un pixel de SIRTF, y por lo tanto el planeta no estará espacialmente resuelto. Las observaciones se limitarán a la caractericación global de las propiedades térmicas de la superficie helada del planeta.


Urano


Neptuno


Plutón

Lunas

SIRTF será capaz de estudiar y caracterizar las lunas más grandes de Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno. En particular se hará énfasis en Titán, el satélite natural más grande de Saturno. Esta luna intrigante tiene una atmósfera que será visitada por la nave espacial Cassini en el año 2004, coincidiendo con la misión principal de SIRTF. Las observaciones de SIRTF serán capaces de establecer el contexto global para los resultados de la misión Cassini y Huygens, ayudando a los científicos a entender la composición y los cambios a gran escala en la atmósfera de Titán. SIRTF llevará también a cabo observaciones de Tritón, la luna más grande de Neptuno.


Titán


Tritón

Cometas


Cometa Encke

Los cometas son un objeto muy interesante para su estudio con SIRTF debido a que en ellos se encuentra el material primitivo que ha sobrevivido desde la época de la formación del Sistema Solar. El observatorio examinará los cometas a grandes distancias del Sol y los estudios inclurán la estructura y composición del polvo cometario y del hielo y su comparación con granos de polvo y partículas de hielo similares que se encuentran en otros ambientes astronómicos. En el 2003, el cometa Encke pasará a 0.2 AU de SIRTF, ofreciendo una inusual oportunidad de que el Observatorio lleve a cabo un estudio infrarrojo que puede complementar el estudio hecho desde la Tierra y desde la nave espacial CONTOUR.

Asteroides

Hay unos 11,000 asteroides con órbitas conocidas, y un número cuatro veces mayor con resultados preliminares sobre sus órbitas. A pesar de ello sólo 2,000 tienen albedos y diámetros conocidos, la mayoría de más de 10 km de diámetro. Se estima que hasta un millón de asteroides de 1 km de tamaño se encuentran en el Cinturón Principal entre Marte y Júpiter. La grandes variaciones encontradas en la luz reflejada (visible) por los asteroides complica cualquier intento de caracterizar su distribución de tamaño. Por lo tanto, SIRTF utilizará medidas de la emisión térmica infrarroja para obtener una mejor idea de los asteroides con tamaños de menos de 10 km.


Asteroide Ida

Objetos en el Cinturón Kuiper


Objeto en el Cinturón Kuiper 1993 SC

El Cinturón Kuiper se encuentra más allá de la órbita de Neptuno y contiene unos 100,000 objetos débiles helados. Esta reserva distante es la fuente de cometas con periodos cortos y grandes eccentricidades. Hasta la fecha, los astrónomos han descubierto solo unos pocos cientos de estos objetos. Debido a su débil luz, los KBO son dificiles de detectar a través de su luz reflejada. SIRTF detectará su débil emisión térmica y determinará sus albedos y sus propiedades físicas.

Polvo

El polvo interplanetario se encuentra por todo el Sistema Solar y es el resultado de la colisión de cometas y asteroides. Este polvo zodiacal se encuentra en el mismo plano eclíptico en el cual los planetas orbitan alrededor del Sol. Los estudios de este polvo no solo son intrínsicamente interesantes sino que son necesarios para filtrar la emision que se detecta cuando se estudian objetos débiles fuera del Sistema Solar. Una propiedad de la órbita de SIRTF es que el Observatorio atravesará la nube de polvo que sigue a la Tierra en su órbita alrededor del Sol, proporcionando una oportunidad única para caracterizar la estructura y la evolución del polvo. Más aún, el estudio de la influencia de los cuerpos grandes (como los planetas) en la morfología del polvo es muy importante en la interpretación de los resultados de las observaciones de los discos circumestelares alrededor de las estrellas cercanas.


Zodiacal Dust and comet

Discos Circumestelares y Planetas Extrasolares

El Satélite Astronómico Infrarrojo (inglés) (IRAS) descubrió la presencia de discos de polvo alrededor de unas cuantas estrellas cercanas. Estos discos circumestelares se piensa que son una característica común de la evolución de sistemas planetarios en formación. Ningún Telescopio sólo, ni en operación ni planeado para el futuro inmediato, tiene la resolución espacial adecuada para detectar directamente los planetas alrededor de otras estrellas.


Disco alrededor de Beta Pictoris


Disk alrededor de HD 141569

SIRTF es capaz de detectar y caracterizar discos circumestelares alrededor de estrellas cercanas, proporcionando información clave sobre la formación de sistemas planetarios 'extrasolares'. Es extremadamente dificil detectar el disco de polvo a longitudes de onda visibles debido a que su luz es mucho más débil que la de la estrella. Pero en el infrarrojo la diferencia entre la emisión de la estrella y del disco se reduce drásticamente. SIRTF estudiará cientos de estrellas cercanas para determinar la frecuencia en la que apararecen estos discos. También utilizará imágenes y espectroscopía para caracterizar la estructura espacial y la composición de los discos. Estos datos proporcionarán información muy valiosa sobre la frecuencia y naturaleza de otros sistemas planetarios.

Fuente: NASA

 

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