Así como el polvo se acumula en los rincones y en las estanterías de nuestras casas, el polvo también se acumula en el espacio. Pero cuando el polvo se asienta en el sistema solar, a menudo está en anillos. Varios anillos de polvo rodean el sol. Los anillos trazan las órbitas de los planetas, cuya gravedad arrastra el polvo a su lugar alrededor del Sol, mientras se desplaza en su camino hacia el centro del sistema solar.

El polvo consiste en restos triturados de la formación del sistema solar, hace unos 4.600 millones de años:escombros de colisiones de asteroides o migajas de cometas en llamas. El polvo se dispersa por todo el sistema solar, pero se acumula en anillos granulosos que cubren las órbitas de la Tierra y Venus, anillos que se pueden ver con telescopios en la Tierra. Al estudiar este polvo, de qué está hecho, de dónde viene, y cómo se mueve a través del espacio:los científicos buscan pistas para comprender el nacimiento de los planetas y la composición de todo lo que vemos en el sistema solar.

Dos estudios recientes informan sobre nuevos descubrimientos de anillos de polvo en el sistema solar interior. Un estudio utiliza datos de la NASA para esbozar la evidencia de un anillo de polvo alrededor del Sol en la órbita de Mercurio. Un segundo estudio de la NASA identifica la fuente probable del anillo de polvo en la órbita de Venus:un grupo de asteroides nunca antes detectados que co-orbitan con el planeta.

"No todos los días descubres algo nuevo en el sistema solar interior, "dijo Marc Kuchner, autor del estudio de Venus y astrofísico del Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Esto está justo en nuestro vecindario".

Otro anillo alrededor del sol

Guillermo Stenborg y Russell Howard, ambos científicos solares en el Laboratorio de Investigación Naval en Washington, CORRIENTE CONTINUA., no se propuso encontrar un anillo de polvo. "Lo encontramos por casualidad, "Stenborg dijo, risa. Los científicos resumieron sus hallazgos en un artículo publicado en El diario astrofísico el 21 de noviembre, 2018.

Describen la evidencia de una fina neblina de polvo cósmico sobre la órbita de Mercurio, formando un anillo de unos 15 millones de kilómetros de ancho. Mercurio:3, 030 millas de ancho, lo suficientemente grande como para que los Estados Unidos continentales se extiendan a través de él, vadea a través de este vasto rastro de polvo mientras gira alrededor del Sol.

Irónicamente, los dos científicos tropezaron con el anillo de polvo mientras buscaban evidencia de una región libre de polvo cerca del Sol. A cierta distancia del sol según una predicción de hace décadas, el poderoso calor de la estrella debería vaporizar el polvo, barriendo todo un tramo de espacio limpio. Saber dónde está este límite puede informar a los científicos sobre la composición del polvo en sí, e insinuar cómo se formaron los planetas en el joven sistema solar.

Hasta aquí, no se ha encontrado evidencia de espacio libre de polvo, pero eso se debe en parte a que sería difícil de detectar desde la Tierra. No importa cómo se vean los científicos desde la Tierra, todo el polvo entre nosotros y el sol se interpone en el camino, engañándolos para que piensen que quizás el espacio cerca del Sol es más polvoriento de lo que realmente es.

Stenborg y Howard pensaron que podrían solucionar este problema construyendo un modelo basado en imágenes del espacio interplanetario del satélite STEREO de la NASA, abreviatura de Solar and Terrestrial Relations Observatory.

Por último, los dos querían probar su nuevo modelo en preparación para la sonda solar Parker de la NASA, que actualmente vuela una órbita altamente elíptica alrededor del Sol, acercándose cada vez más a la estrella durante los próximos siete años. Querían aplicar su técnica a las imágenes que Parker enviará de regreso a la Tierra y ver cómo se comporta el polvo cerca del Sol.

Los científicos nunca han trabajado con datos recopilados en este territorio inexplorado, tan cerca del sol. Modelos como los de Stenborg y Howard proporcionan un contexto crucial para comprender las observaciones de Parker Solar Probe, además de dar pistas sobre el tipo de entorno espacial en el que se encontrará la nave:hollín o reluciente.

Dos tipos de luz aparecen en las imágenes ESTÉREO:la luz de la atmósfera exterior resplandeciente del Sol, llamada corona, y la luz reflejada en todo el polvo que flota en el espacio. La luz del sol se refleja en este polvo que gira lentamente alrededor del Sol, es aproximadamente 100 veces más brillante que la luz coronal.

"No somos gente de polvo, "dijo Howard, quien también es el científico principal de las cámaras de STEREO y Parker Solar Probe que toman fotografías de la corona. "El polvo cercano al Sol aparece en nuestras observaciones, y en general, lo hemos tirado a la basura ". Científicos solares como Howard, que estudian la actividad solar con fines tales como pronosticar el clima espacial inminente, incluyendo explosiones gigantes de material solar que el Sol a veces puede enviarnos, hemos pasado años desarrollando técnicas para eliminar el efecto de este polvo. Solo después de eliminar la contaminación lumínica del polvo pueden ver claramente lo que está haciendo la corona.

Los dos científicos construyeron su modelo como una herramienta para que otros se deshagan del molesto polvo en imágenes STEREO, y eventualmente Parker Solar Probe, pero la predicción de un espacio libre de polvo permanecía en el fondo de sus mentes. Si pudieran idear una forma de separar los dos tipos de luz y aislar el brillo del polvo, pudieron averiguar cuánto polvo había realmente allí. Descubriendo que toda la luz en una imagen provenía solo de la corona, por ejemplo, podría indicar que por fin habían encontrado un espacio libre de polvo.

El anillo de polvo de Mercurio fue un hallazgo afortunado, un descubrimiento paralelo que Stenborg y Howard hicieron mientras trabajaban en su modelo. Cuando utilizaron su nueva técnica en las imágenes STEREO, notaron un patrón de brillo mejorado a lo largo de la órbita de Mercurio:más polvo, es decir, a la luz que de otro modo habían planeado descartar.

"No fue una cosa aislada, "Dijo Howard." En todo el sol, independientemente de la posición de la nave espacial, pudimos ver el mismo aumento del cinco por ciento en el brillo del polvo, o densidad. Eso dijo que algo estaba ahí y es algo que se extiende alrededor del Sol ".

Los científicos nunca consideraron que pudiera existir un anillo a lo largo de la órbita de Mercurio, que tal vez sea la razón por la que no ha sido detectado hasta ahora, Dijo Stenborg. "La gente pensaba que Mercurio, a diferencia de la Tierra o Venus, es demasiado pequeño y está demasiado cerca del sol para capturar un anillo de polvo, ", dijo." Ellos esperaban que el viento solar y las fuerzas magnéticas del Sol expulsaran cualquier exceso de polvo en la órbita de Mercurio ".

Con un descubrimiento inesperado y una nueva herramienta sensible en su haber, los investigadores todavía están interesados ​​en la zona libre de polvo. Mientras Parker Solar Probe continúa su exploración de la corona, su modelo puede ayudar a otros a revelar otros conejitos de polvo que acechan cerca del Sol.

Asteroides escondidos en la órbita de Venus

Esta no es la primera vez que los científicos encuentran un anillo de polvo en el sistema solar interior. Hace veinticinco años, Los científicos descubrieron que la Tierra orbita alrededor del Sol dentro de un anillo gigante de polvo. Otros descubrieron un anillo similar cerca de la órbita de Venus, utilizando por primera vez datos de archivo de las sondas espaciales Helios germano-estadounidenses en 2007, y luego confirmarlo en 2013, con datos ESTÉREO.

Desde entonces, Los científicos determinaron que el anillo de polvo en la órbita de la Tierra proviene en gran parte del cinturón de asteroides, vasto, región en forma de rosquilla entre Marte y Júpiter donde viven la mayoría de los asteroides del sistema solar. Estos asteroides rocosos chocan constantemente entre sí, desprendiendo polvo que se adentra más en la gravedad del Sol, a menos que la gravedad de la Tierra haga a un lado el polvo, en la órbita de nuestro planeta.

En primer lugar, parecía probable que el anillo de polvo de Venus se formara como el de la Tierra, del polvo producido en otras partes del sistema solar. Pero cuando el astrofísico de Goddard Petr Pokorny modeló el polvo en espiral hacia el Sol desde el cinturón de asteroides, sus simulaciones produjeron un anillo que coincidía con las observaciones del anillo de la Tierra, pero no con el de Venus.

Esta discrepancia le hizo preguntarse si no el cinturón de asteroides, ¿De dónde más proviene el polvo en la órbita de Venus? Después de una serie de simulaciones, Pokorny y su socio de investigación Marc Kuchner plantearon la hipótesis de que proviene de un grupo de asteroides nunca antes detectados que orbitan el Sol junto a Venus. Publicaron su trabajo en Las cartas del diario astrofísico el 12 de marzo 2019.

"Creo que lo más emocionante de este resultado es que sugiere una nueva población de asteroides que probablemente contiene pistas sobre cómo se formó el sistema solar, "Dijo Kuchner. Si Pokorny y Kuchner pueden observarlos, esta familia de asteroides podría arrojar luz sobre las primeras historias de la Tierra y Venus. Visto con las herramientas adecuadas, los asteroides también podrían descubrir pistas sobre la diversidad química del sistema solar.

Debido a que está disperso en una órbita más grande, El anillo de polvo de Venus es mucho más grande que el anillo recién detectado en Mercurio. Aproximadamente 16 millones de millas de arriba a abajo y 6 millones de millas de ancho, el anillo está lleno de polvo cuyos granos más grandes son aproximadamente del tamaño de los de papel de lija grueso. Es un 10 por ciento más denso con polvo que el espacio circundante. Todavía, es difuso:junta todo el polvo del anillo, y todo lo que obtendrías es un asteroide de dos millas de diámetro.

Usando una docena de herramientas de modelado diferentes para simular cómo se mueve el polvo alrededor del sistema solar, Pokorny modeló todas las fuentes de polvo en las que pudo pensar, buscando un anillo de Venus simulado que coincida con las observaciones. La lista de todas las fuentes que probó suena como una lista de todos los objetos rocosos del sistema solar:asteroides del cinturón principal, Cometas de la nube de Oort, Cometas tipo Halley, Cometas de la familia de Júpiter, colisiones recientes en el cinturón de asteroides.

"Pero ninguno de ellos funcionó, Kuchner dijo. empezamos a crear nuestras propias fuentes de polvo ".

Quizás, los dos científicos pensaron, el polvo provenía de asteroides mucho más cercanos a Venus que el cinturón de asteroides. Podría haber un grupo de asteroides co-orbitando el Sol con Venus, lo que significa que comparten la órbita de Venus, pero mantente alejado del planeta, a menudo al otro lado del sol. Pokorny y Kuchner razonaron que un grupo de asteroides en la órbita de Venus podría haber pasado desapercibido hasta ahora porque es difícil apuntar telescopios terrestres en esa dirección. tan cerca del sol, sin interferencia de la luz del sol.

Los asteroides en órbita conjunta son un ejemplo de lo que se llama resonancia, un patrón orbital que bloquea diferentes órbitas juntas, dependiendo de cómo se encuentren sus influencias gravitacionales. Pokorny y Kuchner modelaron muchas resonancias potenciales:asteroides que giran alrededor del Sol dos veces por cada tres órbitas de Venus, por ejemplo, o nueve veces por las diez de Venus, y uno por uno. De todas las posibilidades un solo grupo produjo una simulación realista del anillo de polvo de Venus:un paquete de asteroides que ocupa la órbita de Venus, haciendo coincidir los viajes de Venus alrededor del Sol uno por uno.

Pero los científicos no pudieron simplemente dejarlo un día después de encontrar una solución hipotética que funcionó. "Pensamos que habíamos descubierto esta población de asteroides, pero luego tuve que probarlo y demostrar que funciona, "Dijo Pokorny." Nos emocionamos, pero luego te das cuenta, 'Oh, hay mucho trabajo por hacer '".

Necesitaban demostrar que la mera existencia de los asteroides tiene sentido en el sistema solar. Sería poco probable ellos se dieron cuenta, que los asteroides en estos especiales, Las órbitas circulares cerca de Venus llegaron allí desde algún otro lugar como el cinturón de asteroides. Su hipótesis tendría más sentido si los asteroides hubieran estado allí desde el comienzo del sistema solar.

Los científicos construyeron otro modelo, esta vez comenzando con una multitud de 10, 000 asteroides vecinos de Venus. Permitieron que la simulación avanzara rápidamente a lo largo de 4.500 millones de años de historia del sistema solar, incorporando todos los efectos gravitacionales de cada uno de los planetas. Cuando el modelo llegó a la actualidad, Aproximadamente 800 de sus asteroides de prueba sobrevivieron al paso del tiempo.

Pokorny considera que esta es una tasa de supervivencia optimista. Indica que los asteroides podrían haberse formado cerca de la órbita de Venus en el caos del sistema solar temprano, y algunos podrían quedarse ahí hoy, alimentando el anillo de polvo cercano.

El siguiente paso es en realidad inmovilizar y observar los escurridizos asteroides. "Si hay algo ahí, deberíamos poder encontrarlo, "Dijo Pokorny. Su existencia podría verificarse con telescopios espaciales como el Hubble, o quizás generadores de imágenes espaciales interplanetarios similares a los de STEREO. Luego, los científicos tendrán más preguntas que responder:cuántos de ellos hay, y que tan grandes son? ¿Están derramando polvo continuamente? ¿O solo hubo un evento de ruptura?

Anillos de polvo alrededor de otras estrellas

Los anillos de polvo que pastorea Mercurio y Venus están a solo uno o dos planetas de distancia, pero los científicos han descubierto muchos otros anillos de polvo en sistemas estelares distantes. Los enormes anillos de polvo pueden ser más fáciles de detectar que los exoplanetas, y podría usarse para inferir la existencia de planetas ocultos, e incluso sus propiedades orbitales.

Pero interpretar los anillos de polvo extrasolares no es sencillo. "Para modelar y leer con precisión los anillos de polvo alrededor de otras estrellas, primero tenemos que entender la física del polvo en nuestro propio patio trasero, "Dijo Kuchner. Al estudiar los anillos de polvo vecinos en Mercurio, Venus y la Tierra, donde el polvo traza los efectos perdurables de la gravedad en el sistema solar, los científicos pueden desarrollar técnicas para leer entre los anillos de polvo tanto cercanos como lejanos.