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Artículo publicado el 21 de octubre de 2015 en el Instituto Max Planck

Los investigadores han analizado las medidas del polvo interestelar realizadas por Ulysses.

Cuando, en 1990, la sonda solar Ulysses se embarcó en su viaje de exploración de 19 años de duración, los investigadores que participaron en el proyecto volcaron su atención no sólo en el Sol, sino también en objetos de investigación significativamente menores: partículas de polvo interestelar que llegan desde las profundidades del espacio hacia nuestro Sistema Solar. Ulysses fue la primera misión con el objetivo de medir a estos minúsculos visitantes, y detectó con éxito más de 900 de ellos. Los investigadores bajo la dirección del Instituto Max Planck para Investigación del Sistema Solar (MPS), en Göttingen, y el Instituto Internacional de Ciencias Espaciales (ISSI), en Berna, han presentado ahora un exhaustivo análisis de este gran conjunto de datos de partículas interestelares en tres artículos. Su conclusión: dentro del Sistema Solar, la velocidad y dirección de vuelo de las partículas de polvo pueden cambiar más de lo esperado.

Ulysses Preparations

Preparativos antes del lanzamiento de Ulysses Crédito: NASA

Nuestro sistema solar se encuentra en constante movimiento a través de la Vía Láctea. Durante aproximadamente 100 000 años ha estado pasando a través de la Nube Local Interestelar, una nube de materia interestelar con un tamaño de 30 años luz de diámetro. Las partículas de polvo microscópico procedentes de esta nube recorren el camino hasta el interior de nuestro sistema Solar. Para los investigadores, son mensajeros de las profundidades del espacio, y proporcionan información básica sobre nuestro hogar cósmico más remoto. En el pasado, varias naves han identificado y caracterizado a estos “recién llegados”. Estas naves incluyen a Galileo y Cassini, que viajaron a los planetas gaseosos Júpiter y Saturno, así como la misión Stardust, que en 2006 retornó partículas de polvo interestelar a la Tierra.

“No obstante, los datos de Ulysses, que ahora se han evaluado por primera vez en su totalidad, son únicos”, explica Harald Krüger del MPS, e Investigador Principal del detector de polvo de Ulysses. Durante 16 años, el instrumento examinó el flujo de partículas procedentes de fuera del Sistema Solar casi sin interrupción. Comparado con esto, las otras misiones apenas proporcionaron unas instantáneas. “Además, las posición de observación de Ulysses era óptima”, explica Veerle Sterken del ISSI, que dirigió los análisis junto a Harald Krüger. Ulysses es la única nave, por el momento, que ha abandonado el plano orbital de los planetas y ha volado sobre los polos del Sol. Aunque el polvo interplanetario producido dentro de nuestro sistema planetario se concentra en el plano orbital, el polvo interestelar puede medirse bien fuera de este plano.

“Bajo la influencia del Sol y el campo magnético interplanetario, las partículas de polvo cambian sus trayectorias”, señala Peter Strub de MPS. Dependiendo de la masa de las partículas, el tirón gravitatorio y la presión de radiación del Sol, así como en campo magnético interplanetario dentro del Sistema Solar cambian su dirección y velocidad de vuelo. “Dado que el Sol y, particularmente, el campo magnético interplanetario, están sujetos a un ciclo aproximado de 12 años, sólo las medidas a largo plazo pueden desvelar realmente esta influencia”, añade el investigador.

A partir de los datos de más de 900 partículas, los investigadores pudieron extraer la información más detallada hasta el momento sobre de la masa, tamaño y dirección de vuelo del polvo interestelar. Las simulaciones por ordenador ayudaron a comprender las distintas contribuciones del Sol y el campo interplanetario, y distinguirlas.

El estudio confirma análisis previos, de acuerdo con los cuales el polvo interestelar atraviesa el Sistema Solar, aproximadamente, en la misma dirección. Se corresponde con la dirección de movimiento relativo entre el Sistema Solar y la Nube Local Interestelar. “Las desviaciones menores respecto de esta dirección principal dependen de la masa de las partículas y la influencia del Sol”, comenta Strub.

Sin embargo, en 2005, apareció una imagen distinta: las partículas que venían desde más lejos alcanzaban al detector desde una dirección desplazada. “Nuestras simulaciones sugerían que este efecto se debía, probablemente, a las variaciones del campo magnético solar e interplanetario”, explica Veerle Sterken de ISSI que realizó las simulaciones y dirigió la interpretación de los datos. “La modificación de las condiciones iniciales dentro de la Nube Local Interestelar probablemente no sea la razón”.

Los investigadores también miraron en detalle el tamaño y propiedades de las partículas. Aunque la mayor parte de las partículas de polvo tienen un diámetro entre medio y 0,05 micrómetros, también hay algunos ejemplares notablemente grandes, de varios micrómetros de tamaño. “Los esfuerzos por caracterizar el polvo de fuera del Sistema Solar con la ayuda de las observaciones desde el tierra no han revelado unos tamaños tan grandes”, apunta Krüger. Por contra, las partículas más pequeñas, las cuales buscan los astrónomos normalmente con los telescopios, no se hallan en las medidas de Ulysses. Como demuestran las simulaciones por computador, en comparación con la masa de estas diminutas partículas, tienen una carga eléctrica muy fuerte dentro del Sistema Solar, y se ven desviadas y filtradas fuera del flujo principal de polvo interestelar.

Las simulaciones también indican que el polvo exótico tiene una densidad baja y, por tanto, es poroso. “El detector de polvo de Ulysses no puede medir directamente la estructura interna de las partículas”, dice Sterken. “Sin embargo, en el ordenador podemos probar con distintas densidades. Con partículas porosas podemos reconstruir mejor los datos observacionales”, añade el científico belga.

La composición de las partículas interestelares no puede determinarse con el instrumento a bordo de Ulysses. Sin embargo, esto es posible con el instrumento sucesor a bordo de la nave Cassini, desarrollado en el Instituto Max Planck para Física Nuclear en Heidelberg. Sus medidas permitirán una visión completamente nueva de los orígenes y evolución de las partículas interestelares. Las medidas realizadas con detectores de polvo proporcionan una visión en la Nube Local Interestelar que, de otro modo, sólo podría estudiarse mediante las observaciones desde la Tierra. En el futuro, los investigadores quieren proponer misiones espaciales a la Agencia Espacial Europea para investigar el polvo interestelar.

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