Nuevos horizontes llena brecha de la NASA en las observaciones del ambiente en el espacio ...

Cuando New Horizons de la NASA aceleró más allá de Plutón en 14 de julio de 2015, tomó las mejores fotos de la rocosa superficie del planeta, que nos da nuevas perspectivas en su geología, composición y atmósfera. Estas impresionantes imágenes son el resultado más famoso de Nuevos Horizontes, pero la nave espacial también envió hacia atrás más de tres años de mediciones del viento solar, el flujo constante de partículas solares que el sol lanza hacia fuera en el espacio – de una región que ha sido visitada por solamente algunas naves espaciales.

Esta serie sin precedentes de las observaciones nos dan un vistazo a una parte casi en su totalidad inexplorada de nuestro entorno espacio-llena una brecha crucial entre lo que otras misiones ven más cerca al Sol y lo que la nave espacial Voyager . Un nuevo estudio que aparece en el suplemento astrofísico del diario expone observaciones de Nuevos Horizontes de los iones del viento solar que encontró en su viaje.

El espacio ambiente de datos de Nuevos Horizontes más de 1.000 millones de millas de su viaje a Plutón jugará un papel clave en las pruebas y mejora de los modelos de entorno espacial en todo el sistema solar. Esta visualización es un ejemplo de este modelo: muestra el ambiente espacial simulado hacia fuera a Plutón unos meses antes de aproximación de Nuevos Horizontes. Dibujado sobre el modelo es el camino de nuevos horizontes hasta 2015, así como la dirección actual de la dos naves espaciales Voyager – que están actualmente en tres o cuatro veces a distancia de Nuevos Horizontes del Sol. El viento solar que llega a Nuevos Horizontes llega a la nave espacial un año màs tarde que a Voyager.

Créditos: Estudio de visualización científica de la NASA Goddard Space Flight Center, el centro de investigación de espacio tiempo (SWRC) y coordinado por la comunidad del centro de modelado (CCMC), Enlil y Dusan Odstrcil (GMU)

No sólo los datos de Nuevos Horizontes ofrece nuevos atisbos de entorno espacial del sistema solar exterior, pero esta información ayuda a redondear hacia fuera nuestro cuadro creciente de la influencia del Sol en el espacio, de efectos cercanos a la Tierra a la frontera donde el viento solar se encuentra con el espacio interestelar. Los nuevos datos muestran partículas en viento solar que han recogido una explosión inicial de energía, un impulso de aceleración que les patea para arriba más allá de su velocidad original. Estas partículas pueden ser las semillas de extremadamente enérgicos partículas llamadas rayos cósmicos anómalos. Cuando estos rayos súper rápidos, enérgicos viajan más cerca a la Tierra, puede plantear un peligro de radiación para los astronautas. Más lejos, en energías más bajas, los rayos se cree que desempeñan un papel en formar el límite donde el viento solar golpea el espacio interestelar – la región de nuestro sistema solar que Voyager 2 actualmente està navegando y observando.

Estudiando el viento Solar

Aunque el espacio es aproximadamente mil veces más vacío que incluso los mejores vacíos del laboratorio en la Tierra, no está totalmente desprovisto de materia-salida constante del Sol del viento solar llena el espacio con un lavado fino y tenue de partículas, campos y gas ionizado conocid como plasma. Este viento solar, junto con otros eventos solares como explosiones gigantes llamadas eyecciones de masa coronales, influye en la naturaleza misma del espacio y pueden interactuar con los sistemas magnéticos de la Tierra y otros mundos. Tales efectos también cambian el entorno de radiación a través del cual viajan nuestra nave espacial- y, un día, los astronautas a Marte.

Nuevos Horizontes mide este entorno espacial por más de 1.000 millones de millas de su viaje, desde más allá de la órbita de Urano a su encuentro con Plutón.

El ambiente del espacio con los nuevos datos de Nuevos Horizontes más de 1.1000 millones de millas de su viaje a Plutón jugará un papel clave en las pruebas y mejorar los modelos de entorno espacial en todo el sistema solar. Esta visualización es un ejemplo de este modelo: muestra el ambiente espacial simulado hacia fuera a Plutón unos meses antes de aproximación nuevos horizontes. Créditos: Estudio de visualización científica de la NASA Goddard Space Flight Center, el centro de investigación de espacio tiempo (SWRC) y coordinado por la comunidad del centro de modelado (CCMC), Enlil y Dusan Odstrcil (GMU

"El instrumento sólo debía encender para cajas anuales después del flyby de Júpiter en 2007," dijo Heather Elliott, un científico espacial en el Southwest Research Institute en San Antonio, Texas y autor principal del estudio. "Hemos venido para arriba con un plan para mantener los instrumentos de partículas en la fase de crucero mientras que el resto de la nave espacial estaba hibernando y comenzó a observar en 2012".

Este plan rindió tres años de observaciones casi continua del entorno espacial en una región del espacio donde sólo un puñado de naves espaciales han siempre volado, mucho menos capturadas medidas detalladas.

Nuevos Horizontes recolectaron datos sobre el ambiente espacial casi continuamente desde principios de 2012 a través de su flyby de Pluto, se muestra aquí en un mosaico de imágenes de la nave espacial, de 14 de julio de 2015, arrojando nueva luz sobre el espacio en una parte relativamente inexplorada del sistema solar.

Créditos: NASA/JHUAPL/SwRI

"Esta región es miles de millones de millas cúbicas, y tenemos un puñado de naves espaciales que han pasado por cada década más o menos," dijo Eric Christian, un científico espacial Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland, que estudia lo que denomina la heliosfera – la región de nuestro sistema solar, dominada por el viento solar, pero no participó en este estudio. "Aprender más de cada uno".

Puesto que el Sol es la fuente del viento solar, eventos en el Sol son la principal fuerza que forma el ambiente espacial. Perturbaciones en el viento solar, que puede crear clima espacial, como auroras, en mundos con campos magnéticos, se crean nubes rápidas y densa de material llamada eyecciones de masa coronales o CMEs, o por la colisión de dos corrientes de viento solar de diversa velocidad. Estas características individuales son discernibles en el interior del sistema solar, pero Nuevos Horizontes no vio el mismo nivel de detalle.

Los datos de Nuevos Horizontes muestran que el entorno espacial en el sistema solar exterior son de menos detallada de la estructura que el espacio más cercano a la Tierra, ya que estructuras más pequeñas tienden a ser desgastadas o agruparse en su viaje hacia el exterior, creando menos características, pero más grandes.

"En esta distancia, el tamaño de la escala de los aumentos de estructuras discernibles, puesto que las estructuras más pequeñas estén desgastadas o fusionan," dijo Elliott. "Es difícil predecir si la interacción entre estructuras más pequeñas crea una estructura más grande, o si va a aplanarse totalmente".

Signos más sutiles de la influencia del Sol también son más difíciles de detectar en el sistema solar exterior. Características del viento solar-incluyendo velocidad, densidad y temperatura – son formadas por la región donde el Sol fluye. Como el Sol y sus diferentes regiones productoras de viento giran, los patrones se dan forma. Nuevos Horizontes no puede ver patrones definidos como cuando se està  más cercano al Sol, pero sin embargo, si, puntos de alguna estructura.

"Velocidad y densidad promedio juntos como el viento solar se mueve hacia fuera," dijo Elliott. "Pero el viento aún se calienta por la compresión mientras que viaja, para que pueda ver evidencia de patrón de rotación del Sol en la temperatura incluso en el sistema solar exterior.

Encontrar los orígenes de los riesgos de radiación de espacio

Las observaciones de nuevos horizontes también muestran lo que puede ser las semillas a partir de las partículas muy energéticas que componen los rayos cósmicos anómalos. Rayos cósmicos anómalos se observan cerca de la Tierra y puede contribuir al peligro de radiación para los astronautas, por lo que los científicos desean entender mejor lo que hacen.

Las semillas de estas partículas energéticas, súper rápidas también pueden ayudar a formar el límite donde el viento solar se encuentra con el espacio interestelar. Los rayos cósmicos anómalos han sido observados por la nave Voyager dos a cerca de estos límites, pero sólo en sus etapas finales, dejando preguntas en cuanto a la ubicación exacta y el mecanismo de su origen.

Esta figura muestra observaciones de viento solar medidas por Nuevos Horizontes desde el 1 de enero al 25 de agosto de 2015. Esta medición de partículas de semilla por anómalos rayos cósmicos en el viento solar es totalmente nueva en esta región del espacio y es clave para la interpretación de los datos de Voyager que fomenta hacia fuera en la región del límite interestelar. Puntos más cercanos a la parte superior del gráfico corresponden a las partículas de mayor energía y colores rojos y amarillos muestran un mayor número de partículas que golpea el detector. Las maniobras de los instrumentos de partícula fueron cerrados durante ciertas operaciones de la nave espacial y la trayectoria, resultando en breves lagunas de datos.

Créditos: NASA/nuevos horizontes/SwRI

"Los viajeros (Voyagers) no pueden medir estas partículas de semillas, sólo el resultado," dijo Christian. "Así que, con Nuevos Horizontes en la región, este parche en blanco en las observaciones se rellena con datos."

El relleno en tal parche blanco ayudará a los científicos a entender mejor la forma de que estas partículas se mueven y afectan el entorno del espacio a su alrededor, ayudando a interpretar lo que Voyager està viendo en su viaje.

Comparando observaciones y modelos de Nuevos Horizontes

Ya que Nuevos Horizontes es una de las pocas naves espaciales que ha explorado el entorno espacial en el sistema solar exterior, falta de corroboración de datos significa que una parte clave del trabajo de Elliott fue simplemente calibrando los datos. Su trabajo fue apoyado por el programa de heliofísica, investigación y análisis.

Calibrar las observaciones con señalar la información de Nuevos Horizontes, los resultados de numerosas pruebas en la versión de laboratorio del instrumento y comparación con datos desde el interior del sistema solar. Del explorador de composición avanzada de la NASA, o ACE y de la NASA Solar y Observatorio de relaciones terrestres o estéreo, por ejemplo, observan el ambiente del espacio cerca de la órbita de la Tierra, permitiendo a los científicos capturar una instantánea de eventos solares que hacia los bordes del sistema solar. Pero porque el entorno espacial en el sistema solar exterior es relativamente inexplorado, no era claro cómo esos acontecimientos se iban a desarrollar. La información anterior sólo en el espacio en esta región era de Voyager 2, que viajó a través de aproximadamente la misma región del espacio como Nuevos Horizontes, aunque alrededor de un cuarto de siglo antes.

Ahora, con dos conjuntos de datos de esta región, los científicos tienen más información sobre esta zona lejana del espacio. No sólo esto nos ayuda a caracterizar mejor el entorno del espacio, pero va a ser clave para los científicos probar modelos de cómo el viento solar se propaga a través del sistema solar. En la ausencia de un centinela constante de medición de las partículas y campos magnéticos en el espacio cerca de Plutón, contamos con simulaciones – no desemejante simulaciones climáticas terrestres, al tiempo del modelo del espacio en todo el sistema solar. Antes de New Horizons Pluto, estos modelos fueron utilizados para simular la estructura del viento solar en el sistema solar exterior. Con un conjunto de datos calibrado en mano, los científicos pueden comparar la realidad a las simulaciones y mejorar futuros modelos.

Sarah Frazier
NASA’s Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

Last Updated: April 5, 2016

Editor: Rob Garner

Traducción: El Quelonio Volador

"Existen características similares entre lo que fue visto por nuevos horizontes y Voyager 2, pero el número de eventos es diferente," dijo Elliott. «Actividad solar era mucho más intensa cuando Voyager 2 viajó por esta región».