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Marzo 7, 2002: Cada 45 minutos un gigantesco pulso
de millones de kilovatios de rayos-X atraviesa el sistema solar.
Los astrónomos están acostumbrados a estos fenómenos. Los
pulsares distantes y los agujeros negros bañan continuamente a la
galaxia con ráfagas de radiación X. Pero esta vez la fuente no
es exótica ni lejana. Está justo aquí, en nuestro sistema
solar.
"Los pulsos provienen del polo norte de Júpiter",
dice Randy Gladstone, un científico del Instituto de Investigación
del Suroeste (Southwest Research Institute) y líder del equipo
que hizo el descubrimiento usando el Observatorio orbital de
rayos-X Chandra (Chandra X-ray Observatory) de la NASA.
Arriba
: Cada 45 minutos una fuente de rayos-X titila cerca del polo
norte magnético de Júpiter. Esta
animación, basada en datos del Observatorio de rayos-X
Chandra, muestra el punto de origen pulsando 15 veces durante un
ciclo de rotación completo del planeta gigante, que dura 10
horas.
"No nos sorprendió descubrir rayos-X llegando de Júpiter",
continuó diciendo. Otros observatorios ya lo habían hecho, años
atrás. La sorpresa es lo que el Chandra ha revelado por primera
vez: la localización del faro -- inesperadamente cerca del polo
del planeta -- y la forma regular en que pulsa.
El satélite de rayos-X Einstein de la NASA descubrió el
brillo de rayos-X de Júpiter por primera vez en 1979. Nadie más
volvió a observar en muchos años hasta que un grupo de
investigadores (Gladstone entre ellos) apuntaron el observatorio
alemán de rayos-X ROSAT hacia Júpiter en 1992. El brillo aún
estaba allí.
Los científicos se preguntaban... ¿qué es esto?
Los rayos-X provenían principalmente del hemisferio norte de Júpiter,
pero ni los mapas del Einstein ni los del ROSAT tenían suficiente
definición para revelar exactamente dónde. Algunos
investigadores pensaron que estaban viendo las emisiones en
rayos-X de poderosas auroras.
En verdad, dice Gladstone, Júpiter tiene "luces del
norte" justo como las tiene la Tierra -- sólo que en
diferente escala. Las auroras en Júpiter son de cientos a miles
de veces más intensas que las de nuestro planeta. Además, los
anillos brillantes alrededor de los polos magnéticos de Júpiter
¡tienen dos veces el diámetro de la propia Tierra!
En ambos mundos las auroras ocurren cuando electrones e
iones llueven sobre la parte superior de la atmósfera. Tales partículas
son guiadas por líneas de fuerza magnética hacia los polos, en
donde se estrellan con moléculas de aire y las hacen brillar.
Una diferencia importante entre las auroras de la Tierra y las
de Júpiter tiene que ver con la fuente de las partículas
cargadas. En nuestro planeta, la mayor parte de los electrones e
iones provienen del viento solar o de la ionosfera de nuestro
planeta. En Júpiter, muchos de ellos provienen de volcanes:
candentes respiraderos en erupción sobre la superficie de la luna
Io llenan la magnetosfera del planeta gigante con azufre y oxígeno
ionizados. Los iones de Io son acelerados por los campos eléctricos
locales hacia la zona auroral de Júpiter.
Arriba
: la sonda espacial Voyager 1 de la NASA tomó esta fotografía de
un volcán activo en Io. El azufre y el oxígeno ionizados
provenientes de tales volcanes alimentan las auroras de Júpiter.
[más
información]
Cuando Gladstone y sus colegas programaron al telescopio de
rayos-X Chandra para observar Júpiter, ellos esperaban encontrar
que los rayos X septentrionales del planeta llegasen de su
gigantesco anillo auroral. Después de todo, el anillo auroral de
nuestro propio planeta es una fuente de rayos-X -- Júpiter bien
podría ser similar.
"Usamos la cámara de alta resolución del Chandra para
tomar imágenes del planeta durante un período de 10 horas, el 18
de diciembre del año 2000", dice Ron Elsner, un astrónomo
especializado en observaciones en rayos-X del Centro de Vuelos
Espaciales Marshall (Marshall Space Flight Center) de la NASA,
quien trabajó con Gladstone. "Esperábamos poder localizar
la fuente de rayos-X con mayor exactitud de lo que lo habían
hecho los satélites anteriores".
Y de hecho lo lograron. Pero la nueva imagen fué una sorpresa.
Chandra reveló que la mayoría de los rayos-X provenían de un
punto de origen localizado muy cerca del polo norte magnético de
Júpiter -- y no del anillo auroral mismo. Y ¡Además pulsaba!
Arriba
: Una imagen compuesta de Júpiter, su anillo auroral brillando
(azul), y un pulso polar septentrional de rayos-X (rosado).
Gladstone anota: "Los rayos-X que nosotros detectamos son
'suaves' -- con energías menores a 1 keV y menos penetrantes que
los rayos-X más leves que se usan en medicina". No
representan daño alguno ni para los astronautas ni para los
habitantes de la Tierra.
"Las pulsaciones de 45 minutos son muy misteriosas",
añade Elsner. No son perfectamente regulares como podría serlo
una señal extraterrestre; el período de la señal varía hacia
delante y hacia atrás por un pequeño porcentaje. "Este es
un proceso natural", añade, "nosotros simplemente no
sabemos qué es..."
Mientras los investigadores se encontraban utilizando al
Chandra para observar a Júpiter, dos sondas de la NASA -- Cassini
y Galileo -- se hallaban cerca del gigante planeta. Galileo estaba
muy adentro del campo magnético de Júpiter, mientras que Cassini
estaba hacia afuera, tomando muestras del viento solar. Ninguna de
las naves detectó variaciones de 45 minutos en su cercanía, que
hubiesen podido ser originadas por ondas de plasma u oleadas de
partículas energéticas, "aunque tales variaciones han sido
detectadas por Galileo en otras ocasiones", hace notar
Gladstone. Galileo captó también ráfagas de emisiones de radio
de 1 a 200 khz de frecuencia que aparecen y desaparecen con un período
de 45 minutos, así como también lo hizo la sonda Ulysses cuando
voló cerca de Júpiter en 1992.
Izquierda :
La magnetosfera de Júpiter es mucho más amplia que el propio
planeta gigante. Júpiter es el punto negro en el centro de esta
imagen en color simulado, la cual muestra la distribución de partículas
cargadas atrapadas dentro del campo magnético.
"Tal vez el campo magnético de Júpiter, cuando es
golpeado por una ráfaga de viento solar, resuena como una campana
con un período de 45 minutos", especula Gladstone. Sería,
eso sí, una campana impresionante: el campo magnético de Júpiter
es la estructura más grande del sistema solar -- aún más grande
que el Sol.
O tal vez, continuó diciendo, "los iones productores de
rayos-X podrían estar rebotando entre los polos norte y sur de Júpiter".
Los polos están conectados por líneas de campo magnético, y a
algunas partículas de alta velocidad les toma unos 45 minutos
recorrer esta distancia. Es posible que el polo sur de Júpiter
sea también un punto de origen de rayos-X, titilando al mismo
ritmo que el del norte -- pero nadie sabe, porqué el polo sur no
es tan fácil de observar desde la Tierra.
Abajo
: Un conjunto de líneas de campo magnético conecta al satélite
Io de Júpiter con la zona auroral del planeta gigante -- pero no
al punto de origen del polo norte. [más
información]
Una cosa parece clara: el hecho de que el punto de origen que
conocemos esté tan cerca del polo magnético de Júpiter, quiere
decir que Io no lo alimenta. "No hay líneas de campo magnético
que conecten a Io con el polo norte", añade Gladstone,
"de tal manera que tenemos que considerar otras fuentes de
iones -- como el viento solar".
Se necesitará más información para resolver el rompecabezas.
"El siguiente paso es recolectar algunos espectros de
rayos-X", dice. "Si vemos líneas espectrales de
elementos volcánicos como azufre u oxígeno, entonces sabremos
que Io está implicada -- aún cuando no entendamos cómo".
Por otro lado, las líneas espectrales de carbono y nitrógeno
indicarían que el viento solar es la fuente de los iones.
Hasta entonces, el faro de rayos-X de Júpiter -- pulsando
implacablemente, y situado donde no debería de estar -- seguirá
siendo un misterio.
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