Los investigadores utilizan el cazador de exoplanetas VLT para estudiar los vientos de Júpiter
Por: Universidad de Lisboa.
22 de diciembre de 2023
Imagen de Júpiter tomada por la nave espacial Juno de la NASA en febrero de 2022. Crédito de la imagen: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS. Procesamiento de imágenes por Thomas Thomopoulos.
Nos encontramos en un momento en el que se ha vuelto casi habitual descubrir planetas orbitando otra estrella, habiéndose registrado ya más de 5.000. Los primeros mundos distantes en incorporar esta lista fueron principalmente planetas gigantes, similares pero también muy diferentes en muchos aspectos a Júpiter y Saturno.
Los astrofísicos ya han comenzado a obtener datos sobre las atmósferas de los exoplanetas, pero aún quedan por responder preguntas fundamentales sobre la atmósfera del planeta más grande del Sistema Solar. Para comprender lo que sucede en las nubes y capas de aire de Júpiter, es necesario estudiarlo a lo largo del tiempo en observaciones continuas.
Por primera vez, un instrumento desarrollado para encontrar y analizar mundos a años luz de distancia, exoplanetas, ha apuntado a un objetivo en el Sistema Solar, a 43 minutos luz de la Tierra: el planeta Júpiter. Investigadores del Instituto de Astrofísica y Ciencias Espaciales (IA) de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Lisboa (Portugal) (Ciências ULisboa) utilizaron el espectrógrafo ESPRESSO instalado en el telescopio VLT del Observatorio Europeo Austral (ESO) para medir la velocidad del viento en Júpiter, los resultados se publican ahora en la revista Universe.
El método que desarrolló el equipo se llama velocimetría Doppler y se basa en el reflejo de la luz visible del sol por las nubes en la atmósfera del planeta objetivo. La longitud de onda de esta luz reflejada se desvía en proporción a la velocidad a la que se mueven las nubes en relación con el telescopio de la Tierra. Esto da la velocidad instantánea del viento en el punto observado. La aplicación exploratoria de este método con un instrumento "de alta gama" como ESPRESSO ha resultado un éxito que abre nuevos horizontes al conocimiento de nuestro vecindario cósmico. Este trabajo afirma la viabilidad de monitorear sistemáticamente las atmósferas más distantes de los planetas gaseosos.
En julio de 2019, durante cinco horas, el equipo apuntó con el telescopio VLT a la zona ecuatorial de Júpiter, donde se encuentran nubes ligeras a mayor altitud, y a los cinturones ecuatoriales norte y sur de este planeta, que corresponden al aire descendente y que forma bandas de nubes oscuras y más cálidas en una capa más profunda de la atmósfera. Con ESPRESSO, el equipo pudo medir vientos en Júpiter de 60 a 428 km/h con una incertidumbre de menos de 36 km/h.
Estas observaciones, aplicadas con un instrumento de alta resolución a un planeta gaseoso, tienen sus desafíos: "Una de las dificultades se centró en la 'navegación' sobre el disco de Júpiter, es decir, saber exactamente hacia qué punto del disco del planeta apuntábamos, debido a la enorme resolución del telescopio VLT", explica Pedro Machado, uno de los autores del artículo. "En la propia investigación, la dificultad estaba relacionada con el hecho de que estábamos determinando los vientos con una precisión de unos pocos metros por segundo cuando la rotación de Júpiter es del orden de diez kilómetros por segundo en el ecuador y, para complicar las cosas porque es "Como un planeta gaseoso, y no un cuerpo rígido, gira a diferentes velocidades dependiendo de la latitud del punto que observemos", añade el investigador.
Para verificar la eficacia de la velocimetría Doppler de los telescopios terrestres a la hora de medir los vientos en Júpiter, el equipo también recopiló mediciones obtenidas en el pasado para comparar los resultados. La mayoría de los datos existentes fueron recopilados por instrumentos en el espacio y utilizaron un método diferente, que consiste en obtener valores medios de velocidad del viento siguiendo patrones de nubes en imágenes capturadas en momentos cercanos.
La coherencia entre los registros históricos previos y los valores medidos en el estudio publicado, confirma la viabilidad de implementar la velocimetría Doppler en un programa de seguimiento de los vientos de Júpiter desde la Tierra. El seguimiento permitirá al equipo de investigación recopilar datos sobre cómo cambian los vientos con el tiempo y será esencial para desarrollar un modelo fiable para la circulación global de la atmósfera de Júpiter.
Este modelo computacional debería reproducir las diferencias de vientos según la latitud y las tormentas de Júpiter para ayudar a comprender las causas de los fenómenos atmosféricos que observamos en este planeta. Por el contrario, el modelo ayudará a preparar futuras observaciones con información sobre la presión y la altitud de las nubes en la mira del telescopio.
El equipo pretende ampliar las observaciones con ESPRESSO a una mayor cobertura del disco del planeta Júpiter, así como recopilar temporalmente datos del viento durante todo el período de rotación del planeta, que es de casi 10 horas. Restringir las observaciones a determinados rangos de longitudes de onda también permitirá medir los vientos a diferentes altitudes, obteniendo así información sobre el transporte vertical de las capas de aire.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-12-vlt-exoplanet-hunter-jupiter.html