Pesando el polvo espacial mediante radar

Se cree que más de 1.000 kilogramos del llamado polvo interplanetario cae a la Tierra cada día. Este polvo es esencialmente un número incalculable de pequeños meteoros, restos de asteroides y cometas que pasan cerca de la Tierra. Dos formas de estudiar estos meteoros son las observaciones por radar y las observaciones ópticas, cada una con ventajas y limitaciones. Los astrónomos han combinado observaciones específicas con ambos métodos, y ahora pueden usar el radar para hacer el tipo de observaciones que antes solo podían hacer los telescopios ópticos.

Nuestro sistema solar es un lugar muy concurrido: además de los grandes cuerpos con los que todos estamos familiarizados, existe un número incontablemente grande de asteroides rocosos y cometas helados. La mayoría de ellos permanecen en sus órbitas lejos de la Tierra, pero muchos también deambulan por el sistema solar. Al hacerlo, desprenden algo de material debido a colisiones, deformaciones o calentamiento. Debido a esto, la Tierra está rodeada de pequeñas partículas que llamamos polvo interplanetario. Al investigar el tamaño y la composición del polvo interplanetario, los astrónomos pueden averiguar indirectamente la actividad y la composición de los cuerpos que lo originaron.

"Cuando está en el espacio, el polvo interplanetario es prácticamente invisible. Sin embargo, alrededor de 1.000 kilogramos caen a la Tierra cada día en forma de pequeños meteoritos que aparecen como rayas brillantes en el cielo nocturno", dijo el astrónomo Ryou Ohsawa del Instituto de Astronomía de la Universidad de Tokio. "Podemos observarlos con un radar terrestre e instrumentos ópticos. El radar es útil ya que puede cubrir amplias áreas y recoger muchas lecturas, pero los telescopios ópticos pueden dar información más detallada útil para nuestros estudios. Así que nos propusimos cerrar esta brecha para aumentar nuestra capacidad de observación".

El radar terrestre es muy bueno para detectar el movimiento de los meteoritos, pero no revela mucha información sobre su masa o composición. Los telescopios ópticos y los sensores pueden inferir esos detalles basándose en la luz emitida por los meteoros que caen debido a la interacción con la atmósfera. Sin embargo, los telescopios tienen un campo de visión limitado y hasta hace poco no tenían en absoluto la sensibilidad para ver meteoros débiles. Ohsawa y su equipo deseaban dotar a los observatorios de radar de la potencia de los ópticos. Después de unos años, finalmente han tenido éxito.

Los observatorios están a 173 km de distancia. La distancia relativamente cercana permite una correlación más precisa de sus datos. (Foto: © 2020 Ohsawa et al.)

"Pensamos que si se podían observar suficientes meteoros simultáneamente con las instalaciones de radar y ópticas, los detalles de los meteoros en los datos ópticos podrían corresponder también a patrones no vistos anteriormente en los datos de radar", dijo Ohsawa. "Me complace informar que este es de hecho el caso. Registramos cientos de eventos a lo largo de varios años y ahora hemos adquirido la capacidad de leer la información sobre la masa de los meteoritos a partir de señales sutiles en los datos del radar".

En 2009, 2010 y 2018, el equipo utilizó la instalación de Radar de la Atmósfera Media y Alta (MU), operada por la Universidad de Kyoto y ubicada en Shigaraki, Prefectura de Shiga, y el Observatorio Kiso, operado por la Universidad de Tokio, en el lado de la Prefectura de Nagano del Monte Ontake. Están separados por 173 kilómetros, lo cual es importante: cuanto más cerca estén las instalaciones, más exactamente se pueden correlacionar los datos de ellas. El MU apunta directamente hacia arriba, pero Kiso puede estar en ángulo, por lo que fue apuntado 100 km por encima del lugar del MU. El equipo vio 228 meteoros con ambas instalaciones y esto fue suficiente para derivar una relación estadísticamente fiable para conectar las observaciones de radar y ópticas.

"El análisis de los datos fue laborioso", dijo Ohsawa. "Un instrumento sensible llamado cámara de campo amplio Tomo-e Gozen montada en el telescopio Kiso capturó más de un millón de imágenes por noche. Esto es demasiado para que lo analicemos manualmente, así que desarrollamos un software para reconocer automáticamente los meteoritos débiles. A partir de lo que hemos aprendido aquí esperamos extender este proyecto y comenzar a usar el radar para investigar la composición de los meteoros. Esto podría ayudar a los astrónomos a explorar los cometas y aspectos de la evolución del sistema solar como nunca antes". (Fuente: NCYT Amazings)