La ilustración de este artista muestra la ubicación y el tamaño de una hipotética nube de polvo que rodea nuestro sistema solar.
Imagínese entrar en una habitación por la noche, apagar todas las luces y cerrar las persianas. Sin embargo, un brillo espeluznante proviene de las paredes, el techo y el piso. La tenue luz apenas alcanza para ver tus manos frente a tu rostro, pero persiste.
Suena como una escena de “Ghost Hunters?” No, para los astrónomos esto es verdadero. Sin embargo, buscar algo que se acerque a nada no es fácil. Los astrónomos buscaron en 200.000 imágenes de archivo del Telescopio Espacial Hubble e hicieron decenas de miles de mediciones en estas imágenes para buscar cualquier brillo de fondo residual en el cielo. Como si apagaran las luces de una habitación, sustraían la luz de estrellas, galaxias, planetas e incluso la luz zodiacal. (La luz zodiacal es un débil resplandor de la luz solar difusa dispersada por el polvo interplanetario). Sorprendentemente, quedó un débil resplandor fantasmal. Es equivalente a la luz constante de diez luciérnagas repartidas por todo el cielo.
¿De dónde vienen?
Una posible explicación es que una capa de polvo envuelve nuestro sistema solar hasta Plutón y refleja la luz del sol. Ver polvo en el aire atrapado en los rayos del sol no es una sorpresa al limpiar la casa. Pero esto debe tener un origen más exótico. Debido a que el brillo se distribuye tan suavemente, la fuente probable son innumerables cometas: bolas de nieve polvorientas que vuelan libremente. Caen hacia el Sol desde todas las direcciones diferentes, arrojando un escape de polvo a medida que los hielos se subliman debido al calor del Sol. De ser real, sería un elemento arquitectónico recién descubierto del sistema solar. Ha permanecido invisible hasta que aparecieron astrónomos muy imaginativos y curiosos, y el poder del Hubble.
La ilustración de este artista muestra la ubicación y el tamaño de una hipotética nube de polvo que rodea nuestro sistema solar. Los astrónomos buscaron entre 200.000 imágenes e hicieron decenas de miles de mediciones desde el Telescopio Espacial Hubble para descubrir un resplandor de fondo residual en el cielo. Debido a que el brillo se distribuye tan suavemente, la fuente probable son innumerables cometas: bolas de nieve polvorientas que vuelan libremente. Caen hacia el Sol desde todas las direcciones diferentes, arrojando un escape de polvo a medida que los hielos se subliman debido al calor del Sol. De ser real, sería un elemento arquitectónico recién descubierto del sistema solar. Crédito: NASA, ESA, Andi James (STScI)
El telescopio espacial Hubble detecta un resplandor fantasmal que rodea nuestro sistema solar
Aparte de un tapiz de estrellas brillantes y el brillo de la luna creciente y menguante, el cielo nocturno se ve negro como la tinta para el observador casual. Pero, ¿qué tan oscuro es oscuro?
Para averiguarlo, los astrónomos decidieron clasificar 200.000 imágenes del Telescopio Espacial Hubble de la NASA e hicieron decenas de miles de mediciones en estas imágenes para buscar cualquier brillo de fondo residual en el cielo, en un ambicioso proyecto llamado SKYSURF. Esta sería cualquier luz sobrante después de restar el brillo de los planetas, las estrellas, las galaxias y el polvo en el plano de nuestro sistema solar (llamada luz zodiacal).
Cuando los investigadores completaron este inventario, encontraron un exceso de luz extremadamente pequeño, equivalente al brillo constante de 10 luciérnagas repartidas por todo el cielo. Eso es como apagar todas las luces en una habitación cerrada y aún así encontrar un brillo espeluznante proveniente de las paredes, el techo y el piso.
Los investigadores dicen que una posible explicación para este brillo residual es que nuestro sistema solar interior contiene una tenue esfera de polvo de los cometas que caen en el sistema solar desde todas las direcciones, y que el brillo es la luz del sol que se refleja en este polvo. Si es real, esta capa de polvo podría ser una nueva adición a la arquitectura conocida del sistema solar.
Esta fotografía muestra la luz zodiacal tal como apareció el 1 de marzo de 2021 en Skull Valley, Utah. El cúmulo estelar de las Pléyades es visible cerca de la parte superior de la columna de luz. Marte está justo debajo de eso. Crédito: NASA/Bill Dunford
Esta idea se ve reforzada por el hecho de que en 2021 otro equipo de astrónomos utilizó datos de la nave espacial New Horizons de la NASA para medir también el fondo del cielo. New Horizons sobrevoló Plutón en 2015 y un pequeño objeto del cinturón de Kuiper en 2018, y ahora se dirige al espacio interestelar. Las mediciones de New Horizons se realizaron a una distancia de 4 a 5 mil millones de millas del Sol. Esto está fuera del ámbito de los planetas y asteroides donde no hay contaminación por polvo interplanetario.
New Horizons detectó algo un poco más débil que aparentemente proviene de una fuente más distante que la que detectó el Hubble. La fuente de la luz de fondo vista por New Horizons también permanece sin explicación. Existen numerosas teorías que van desde la descomposición de la materia oscura hasta una enorme población invisible de galaxias remotas.
“Si nuestro análisis es correcto, hay otro componente de polvo entre nosotros y la distancia donde New Horizons realizó las mediciones. Eso significa que se trata de algún tipo de luz adicional que proviene del interior de nuestro sistema solar”, dijo Tim Carleton, de la Universidad Estatal de Arizona (ASU).
“Debido a que nuestra medición de la luz residual es más alta que la de New Horizons, creemos que es un fenómeno local que no está muy lejos del sistema solar. Puede ser un nuevo elemento del contenido del sistema solar que se ha planteado como hipótesis pero que no se ha medido cuantitativamente hasta ahora”, dijo Carleton.
El astrónomo veterano del Hubble, Rogier Windhorst, también de ASU, primero tuvo la idea de reunir datos del Hubble para buscar cualquier “luz fantasma”. “Más del 95% de los fotones en las imágenes del archivo del Hubble provienen de distancias inferiores a 3 mil millones de millas de la Tierra. Desde los primeros días del Hubble, la mayoría de los usuarios del Hubble han descartado estos fotones del cielo, ya que están interesados en los objetos discretos débiles en las imágenes del Hubble, como estrellas y galaxias”, dijo Windhorst. “Pero estos fotones del cielo contienen información importante que se puede extraer gracias a la capacidad única del Hubble para medir niveles de brillo tenues con alta precisión durante sus tres décadas de vida”.
Varios estudiantes de posgrado y pregrado contribuyeron al proyecto SKYSURF, incluidos Rosalia O’Brien, Delondrae Carter y Darby Kramer en ASU, Scott Tompkins en la Universidad de Australia Occidental, Sarah Caddy en la Universidad Macquarie en Australia y muchos otros.
Los trabajos de investigación del equipo se publican en The Astronomical Journal y The Astrophysical Journal Letters.
Referencias:
“SKYSURF: Restricciones en la luz zodiacal y la luz de fondo extragaláctica a través de mediciones pancromáticas de brillo de superficie de todo el cielo HST: II. Primeros límites de la luz difusa a 1,25, 1,4 y 1,6 µm” por Timothy Carleton, Rogier A. Windhorst, Rosalia O’Brien, Seth H. Cohen, Delondrae Carter, Rolf Jansen, Scott Tompkins, Richard G. Arendt, Sarah Caddy, Norman Grogin, Scott J. Kenyon, Anton Koekemoer, John MacKenty, Stefano Casertano, Luke JM Davies, Simon P. Driver, Eli Dwek, Alexander Kashlinsky, Nathan Miles, Nor Pirzkal, Aaron Robotham, Russell Ryan, Haley Abate, Hanga Andras- Letanovszky, Jessica Berkheimer, Zak Goisman, Daniel Henningsen, Darby Kramer, Ci’mone Rogers y Andi Swirbul, 4 de octubre de 2022, The Astronomical Journal . DOI: 10.3847/1538-3881/ac8d02
“SKYSURF: Restricciones en la luz zodiacal y la luz de fondo extragaláctica a través de mediciones pancromáticas de brillo de superficie de todo el cielo HST. I. Resumen y métodos de la encuesta” por Rogier A. Windhorst, Timothy Carleton, Rosalia O’Brien, Seth H. Cohen, Delondrae Carter, Rolf Jansen, Scott Tompkins, Richard G. Arendt, Sarah Caddy, Norman Grogin, Anton Koekemoer, John MacKenty, Stefano Casertano, Luke JM Davies, Simon P. Driver, Eli Dwek, Alexander Kashlinsky, Scott J. Kenyon, Nathan Miles, Nor Pirzkal, Aaron Robotham, Russell Ryan, Haley Abate, Hanga Andras-Letanovszky, Jessica Berkheimer, John Chambers , Connor Gelb, Zak Goisman, Daniel Henningsen, Isabela Huckabee, Darby Kramer, Teerthal Patel, Rushabh Pawnikar, Ewan Pringle, Ci’mone Rogers, Steven Sherman, Andi Swirbul y Kaitlin Webber, 15 de septiembre de 2022,El Diario Astronómico . DOI: 10.3847/1538-3881/ac82af
“SKYSURF-3: Prueba de catálogos de objetos abarrotados en los mosaicos de campo profundo eXtreme del Hubble para estudiar la incompletitud de la muestra desde una perspectiva de luz de fondo extragaláctica” por Darby M. Kramer, Timothy Carleton, Seth. H. Cohen, Rolf Jansen, Rogier A. Windhorst, Norman Grogin, Anton Koekemoer, John W. MacKenty y Nor Pirzkal, 18 de noviembre de 2022, The Astronomical Journal Letters . DOI: 10.3847/2041-8213/ac9cca
“SKYSURF-4: Resultados y métodos de medición pancromática del brillo de la superficie del cielo completo” por Rosalia O’Brien, Timothy Carleton, Rogier A. Windhorst, Rolf A. Jansen, Delondrae Carter, Scott Tompkins, Sarah Caddy, Seth H. Cohen, Haley Abate , Richard G. Arendt, Jessica Berkheimer, Annalisa Calamida, Stefano Casertano, Simon P. Driver, Connor Gelb, Zak Goisman, Norman Grogin, Daniel Henningsen, Isabela Huckabee, Scott J. Kenyon, Anton M. Koekemoer, Darby Kramer, John Mackenty , Aaron Robotham y Steven Sherman, 13 de octubre de 2022, Astrofísica > Instrumentación y métodos para la astrofísica . arXiv:2210.08010