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Telescopio espacial Spitzer

Las observaciones infrarrojas pueden detectar objetos ocultos en la luz visible, como el HUDF-JD2 , que se muestra. Esto muestra cómo la cámara Spitzer IRAC pudo ver más allá de las longitudes de onda de los instrumentos del Hubble.

El Telescopio Espacial Spitzer , anteriormente Instalación del Telescopio Espacial Infrarrojo ( SIRTF ), es un telescopio espacial infrarrojo lanzado en 2003, que se desactivó cuando finalizaron las operaciones el 30 de enero de 2020. [5] [9] Spitzer fue el tercer telescopio espacial dedicado al infrarrojo astronomía, siguiendo IRAS (1983) e ISO (1995-1998). Fue la primera nave espacial en utilizar una órbita de seguimiento de la Tierra , utilizada más tarde por el buscador de planetas Kepler .

El período de misión planificado iba a ser de 2,5 años con una expectativa previa al lanzamiento de que la misión podría extenderse a cinco o un poco más años hasta que se agotara el suministro de helio líquido a bordo. Esto ocurrió el 15 de mayo de 2009. [10] Sin helio líquido para enfriar el telescopio a las temperaturas muy bajas necesarias para funcionar, la mayoría de los instrumentos ya no eran utilizables. Sin embargo, los dos módulos de longitud de onda más corta de la cámara IRAC continuaron funcionando con la misma sensibilidad que antes de que se agotara el helio y continuaron utilizándose hasta principios de 2020 en la Misión Spitzer Warm . [11] [12]

Durante la misión cálida, los dos canales de longitud de onda corta del IRAC operaron a 28,7 K y se predijo que experimentarían poca o ninguna degradación a esta temperatura en comparación con la misión nominal. Los datos del Spitzer, tanto de la fase primaria como de la cálida, están archivados en el Archivo Científico Infrarrojo (IRSA).

De acuerdo con la tradición de la NASA, el telescopio pasó a llamarse después de su exitosa demostración de funcionamiento, el 18 de diciembre de 2003. A diferencia de la mayoría de los telescopios que reciben el nombre de una junta de científicos, generalmente en honor a astrónomos famosos fallecidos, el nuevo nombre para SIRTF se obtuvo a través de un concurso. Abierto al público general. El concurso llevó al telescopio a recibir el nombre del astrónomo Lyman Spitzer , quien había promovido el concepto de telescopios espaciales en la década de 1940. [13] Spitzer escribió un informe de 1946 para RAND Corporation describiendo las ventajas de un observatorio extraterrestre y cómo podría realizarse con la tecnología disponible o futura. [14] [15] Ha sido citado por sus contribuciones pioneras a la cohetería y la astronomía , así como por "su visión y liderazgo al articular las ventajas y beneficios que se obtendrán del Programa del Telescopio Espacial". [13]

El Spitzer , valorado en 776 millones de dólares [16], fue lanzado el 25 de agosto de 2003 a las 05:35:39  UTC desde Cabo Cañaveral SLC-17B a bordo de un cohete Delta II 7920H. [3] Se colocó en una órbita heliocéntrica (a diferencia de una órbita geocéntrica ) arrastrándose y alejándose de la órbita de la Tierra a aproximadamente 0,1 unidades astronómicas por año (una órbita "seguida por la Tierra" [1] ).

El espejo principal tiene 85 centímetros (33 pulgadas) de diámetro,f /12, hecho de berilio y se enfrió a 5,5  K (-268 °C; -450 °F). El satélite contiene tres instrumentos que le permitieron realizar imágenes astronómicas y fotometría de 3,6 a 160 micrómetros, espectroscopia de 5,2 a 38 micrómetros y espectrofotometría de 55 a 95 micrómetros. [8]

Historia

A principios de la década de 1970, los astrónomos comenzaron a considerar la posibilidad de colocar un telescopio infrarrojo por encima de los efectos oscurecedores de la atmósfera terrestre. En 1979, un informe del Consejo Nacional de Investigación de la Academia Nacional de Ciencias , Una estrategia para la astronomía y la astrofísica espaciales para los años 1980 , identificó una Instalación de Telescopio Infrarrojo Transbordador (SIRTF) [17] como "una de las dos principales instalaciones astrofísicas [para desarrollar] para Spacelab ", una plataforma transportada por un transbordador. Anticipando los importantes resultados del próximo satélite Explorer y de la misión Shuttle, el informe también favorece el "estudio y desarrollo de... vuelos espaciales de larga duración con telescopios infrarrojos enfriados a temperaturas criogénicas [18] ".

El lanzamiento en enero de 1983 del satélite astronómico infrarrojo , desarrollado conjuntamente por los Estados Unidos, los Países Bajos y el Reino Unido, para realizar el primer estudio infrarrojo del cielo, despertó el apetito de los científicos de todo el mundo por misiones espaciales de seguimiento que aprovecharan las rápidas mejoras en la tecnología de detectores de infrarrojos.

Las primeras observaciones infrarrojas se habían realizado tanto en observatorios espaciales como terrestres . Los observatorios terrestres tienen el inconveniente de que en longitudes de onda o frecuencias infrarrojas, tanto la atmósfera terrestre como el propio telescopio irradiarán (brillarán) intensamente. Además, la atmósfera es opaca en la mayoría de las longitudes de onda infrarrojas. Esto requiere tiempos de exposición prolongados y disminuye en gran medida la capacidad de detectar objetos débiles. Podría compararse con intentar observar las estrellas en la óptica al mediodía desde un telescopio construido con bombillas. Los observatorios espaciales anteriores (como IRAS , el satélite astronómico infrarrojo, e ISO , el observatorio espacial infrarrojo) se lanzaron durante las décadas de 1980 y 1990 y desde entonces se han logrado grandes avances en la tecnología astronómica.

La mayoría de los primeros conceptos preveían vuelos repetidos a bordo del transbordador espacial de la NASA. Este enfoque se desarrolló en una época en la que se esperaba que el programa Shuttle admitiera vuelos semanales de hasta 30 días de duración. Una propuesta de la NASA de mayo de 1983 describía al SIRTF como una misión conectada a un transbordador, con una carga útil de instrumentos científicos en evolución. Se anticiparon varios vuelos con una probable transición a un modo de operación más extendido, posiblemente en asociación con una futura plataforma espacial o estación espacial. SIRTF sería una instalación multiusuario de 1 metro, refrigerada criogénicamente, que constaría de un telescopio e instrumentos de plano focal asociados. Se lanzaría en el transbordador espacial y permanecería conectado al transbordador como carga útil del Spacelab durante las observaciones astronómicas, después de lo cual sería devuelto a la Tierra para su reacondicionamiento antes de volver a volar. Se esperaba que el primer vuelo se realizara alrededor de 1990, y se esperaba que los vuelos posteriores comenzaran aproximadamente un año después. Sin embargo, el vuelo Spacelab-2 a bordo del STS-51-F demostró que el entorno del Shuttle no era adecuado para un telescopio infrarrojo a bordo debido a la contaminación del vacío relativamente "sucio" asociado con los orbitadores. En septiembre de 1983, la NASA estaba considerando la "posibilidad de una misión SIRTF [de vuelo libre] de larga duración". [19] [20]

Spitzer es el único de los Grandes Observatorios que no fue lanzado por el Transbordador Espacial , como se pretendía originalmente [ cita requerida ] . Sin embargo, después del desastre del Challenger de 1986 , la etapa superior del Shuttle-Centaur , que habría sido necesaria para colocarlo en su órbita final, fue abandonada. La misión sufrió una serie de rediseños durante la década de 1990, principalmente debido a consideraciones presupuestarias. Esto resultó en una misión mucho más pequeña pero aún completamente capaz que podría utilizar el vehículo de lanzamiento prescindible Delta II más pequeño. [21]

Animación del telescopio espacial Spitzer
   Telescopio Espacial Spitzer  ·   Tierra  ·   Sol

Uno de los avances más importantes de este rediseño fue una órbita de seguimiento de la Tierra . [1] Los satélites criogénicos que requieren temperaturas de helio líquido (LHe, T ≈ 4 K) en órbita cercana a la Tierra generalmente están expuestos a una gran carga de calor de la Tierra y, en consecuencia, requieren grandes cantidades de refrigerante LHe, que luego tiende a dominar el total. masa de carga útil y limita la vida útil de la misión. La colocación del satélite en órbita solar lejos de la Tierra permitió un enfriamiento pasivo innovador. El escudo solar protegió al resto de la nave espacial del calor del Sol, el lado opuesto de la nave espacial se pintó de negro para mejorar la radiación pasiva de calor y el autobús de la nave espacial estaba aislado térmicamente del telescopio. Todas estas opciones de diseño se combinaron para reducir drásticamente la masa total de helio necesaria, lo que dio como resultado una carga útil general más pequeña y liviana, lo que generó importantes ahorros de costos, pero con un espejo del mismo diámetro que el diseñado originalmente. Esta órbita también simplificó el apuntamiento del telescopio, pero requirió la Red de Espacio Profundo de la NASA para las comunicaciones. [ cita necesaria ]

El paquete de instrumentos principal (telescopio y cámara criogénica) fue desarrollado por Ball Aerospace & Technologies , en Boulder, Colorado . Los instrumentos individuales fueron desarrollados conjuntamente por instituciones industriales, académicas y gubernamentales, siendo las principales Cornell , la Universidad de Arizona , el Observatorio Astrofísico Smithsonian , Ball Aerospace y el Centro de vuelos espaciales Goddard . Los detectores infrarrojos de longitud de onda más corta fueron desarrollados por Raytheon en Goleta, California . Raytheon utilizó antimonuro de indio y un detector de silicio dopado en la creación de los detectores de infrarrojos. Estos detectores son 100 veces más sensibles que los que estaban disponibles al comienzo del proyecto en los años 1980. [22] Los detectores de infrarrojo lejano (70-160 micrómetros) fueron desarrollados conjuntamente por la Universidad de Arizona y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley utilizando germanio dopado con galio . La nave espacial fue construida por Lockheed Martin . La misión fue operada y gestionada por el Jet Propulsion Laboratory y el Spitzer Science Center , [23] ubicado en el IPAC en el campus de Caltech en Pasadena, California. [ cita necesaria ]

Vista esquemática del Spitzer:
A Óptica  : 1 - espejo secundario; 3 - espejo primario; 2 - capa exterior;
B Criostato : 4 - instrumentos; 10 - tanque de helio;
C Módulo de servicio : 5 - escudo del módulo de servicio; 6 - rastreador de estrellas; 7 - baterías; 8 - antena de alta ganancia; 9 - tanque de nitrógeno;
Paneles solares

Lanzamiento y puesta en marcha

Misión cálida y fin de la misión.

Spitzer se quedó sin helio líquido refrigerante el 15 de mayo de 2009, lo que detuvo las observaciones en el infrarrojo lejano. Sólo el instrumento IRAC permaneció en uso, y sólo en las dos bandas de longitud de onda más cortas (3,6 μm y 4,5 μm). La temperatura de equilibrio del telescopio era entonces de alrededor de 30 K (-243 °C; -406 °F), y el IRAC continuó produciendo imágenes valiosas en esas longitudes de onda como la "Misión Cálida Spitzer". [24]

Al final de la misión, aproximadamente en 2016, la distancia del Spitzer a la Tierra y la forma de su órbita significaron que la nave espacial tuvo que inclinarse en un ángulo extremo para apuntar su antena a la Tierra. [25] Los paneles solares no estaban completamente iluminados en este ángulo, y esto limitó esas comunicaciones a 2,5 horas debido al agotamiento de la batería. [26] El telescopio se retiró el 30 de enero de 2020 [5] cuando la NASA envió una señal de apagado al telescopio desde el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo Goldstone (GDSCC) indicando al telescopio que entrara en modo seguro. [27] Después de recibir la confirmación de que el comando fue exitoso, el director del proyecto Spitzer, Joseph Hunt, declaró oficialmente que la misión había terminado. [28]

Instrumentos

Conjunto de telescopio criogénico (CTA)

Spitzer lleva tres instrumentos a bordo: [29] [30] [31] [32]

Cámara de matriz infrarroja (IRAC)
Una cámara de infrarrojos que funcionaba simultáneamente en cuatro longitudes de onda (3,6 μm, 4,5 μm, 5,8 μm y 8 μm). Cada módulo utilizaba un detector de 256 × 256 píxeles: el par de longitud de onda corta utilizaba tecnología de antimonuro de indio , el par de longitud de onda larga utilizaba tecnología de conducción de banda de impurezas de silicio dopada con arsénico . [33] El investigador principal fue Giovanni Fazio del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian ; El hardware de vuelo fue construido por el Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA .
Espectrógrafo infrarrojo (IRS)
Un espectrómetro infrarrojo con cuatro submódulos que funcionan en longitudes de onda de 5,3 a 14 μm (baja resolución), de 10 a 19,5 μm (alta resolución), de 14 a 40 μm (baja resolución) y de 19 a 37 μm (alta resolución). Cada módulo utilizaba un detector de 128 × 128 píxeles: el par de longitud de onda corta utilizaba tecnología de banda de impurezas bloqueada con silicio dopado con arsénico, el par de longitud de onda larga utilizaba tecnología de banda de impureza bloqueada con silicio dopado con antimonio. [34] El investigador principal fue James R. Houck de la Universidad de Cornell ; El hardware de vuelo fue construido por Ball Aerospace .
Fotómetro de imágenes multibanda para Spitzer (MIPS)
Tres conjuntos de detectores en el infrarrojo medio a lejano (128 × 128 píxeles a 24  μm , 32 × 32 píxeles a 70 μm, 2 × 20 píxeles a 160 μm). El detector de 24 μm es idéntico a uno de los módulos de longitud de onda corta del IRS. El detector de 70 μm utilizó tecnología de germanio dopado con galio, y el detector de 160 μm también usó germanio dopado con galio, pero con tensión mecánica agregada a cada píxel para reducir la banda prohibida y extender la sensibilidad a esta longitud de onda larga. [35] El investigador principal fue George H. Rieke de la Universidad de Arizona ; El hardware de vuelo fue construido por Ball Aerospace .

Los tres instrumentos utilizaron helio líquido para enfriar los sensores. Una vez agotado el helio, en la "misión cálida" sólo se utilizaron las dos longitudes de onda más cortas del IRAC.

Una Henize 206 vista con diferentes instrumentos en marzo de 2004. Las imágenes separadas de IRAC y MIPS están a la derecha.

Resultados

Si bien se reservó algo de tiempo en el telescopio para las instituciones participantes y proyectos cruciales, los astrónomos de todo el mundo también tuvieron la oportunidad de presentar propuestas para el tiempo de observación. Antes del lanzamiento, hubo una convocatoria de propuestas para investigaciones amplias y coherentes utilizando Spitzer. Si el telescopio fallara temprano y/o se quedara sin criógeno muy rápidamente, estos llamados Proyectos Legados garantizarían que se pudiera obtener rápidamente la mejor ciencia posible en los primeros meses de la misión. Como requisito vinculado a la financiación que recibieron estos equipos Legacy, los equipos tuvieron que entregar productos de datos de alto nivel al Centro Científico Spitzer (y al Archivo Científico Infrarrojo de NASA/IPAC ) para uso de la comunidad, asegurando nuevamente el rápido retorno científico. de la misión. La comunidad científica internacional rápidamente se dio cuenta del valor de ofrecer productos para que otros los usen y, aunque los proyectos Legacy ya no se solicitaron explícitamente en convocatorias de propuestas posteriores, los equipos continuaron entregando productos a la comunidad. Posteriormente, el Centro de Ciencias Spitzer restableció proyectos denominados "Legacy" (y más tarde aún proyectos de "Exploración Científica") en respuesta a este esfuerzo impulsado por la comunidad. [36]

Los objetivos importantes incluían estrellas en formación ( objetos estelares jóvenes o YSO), planetas y otras galaxias. Las imágenes están disponibles gratuitamente con fines educativos y periodísticos. [37] [38]

Las regiones de Cepheus C y B. – El Telescopio Espacial Spitzer (30 de mayo de 2019).
La primera imagen luminosa del Spitzer de IC 1396 .

Las primeras imágenes publicadas por Spitzer fueron diseñadas para mostrar las capacidades del telescopio y mostraron un vivero estelar brillante, una gran galaxia polvorienta y arremolinada , un disco de desechos de formación de planetas y material orgánico en el universo distante. Desde entonces, muchos comunicados de prensa mensuales han destacado las capacidades del Spitzer , como lo hacen las imágenes de la NASA y la ESA para el Telescopio Espacial Hubble .

Como una de sus observaciones más notables, en 2005, Spitzer se convirtió en uno de los primeros telescopios en capturar directamente la luz de exoplanetas , a saber, los "Júpiter calientes" HD 209458 b y TrES-1b , aunque no resolvió esa luz en imágenes reales. [39] Esta fue una de las primeras veces que se detectó directamente la luz de planetas extrasolares; Las observaciones anteriores se habían realizado indirectamente sacando conclusiones del comportamiento de las estrellas alrededor de las cuales orbitaban los planetas. El telescopio también descubrió en abril de 2005 que Cohen-kuhi Tau/4 tenía un disco planetario mucho más joven y contenía menos masa de lo que se había teorizado anteriormente, lo que condujo a nuevos conocimientos sobre cómo se forman los planetas.

La Nebulosa de la Hélice , el azul muestra luz infrarroja de 3,6 a 4,5 micrómetros, el verde muestra luz infrarroja de 5,8 a 8 micrómetros y el rojo muestra luz infrarroja de 24 micrómetros.

En 2004, se informó que Spitzer había visto un cuerpo débilmente brillante que podría ser la estrella más joven jamás vista. El telescopio estaba apuntado a un núcleo de gas y polvo conocido como L1014 , que anteriormente había parecido completamente oscuro a los observatorios terrestres y al ISO ( Observatorio Espacial Infrarrojo ), un predecesor del Spitzer. La avanzada tecnología del Spitzer reveló un punto rojo brillante en el medio de L1014.

Los científicos de la Universidad de Texas en Austin , que descubrieron el objeto, creen que el punto caliente es un ejemplo de desarrollo estelar temprano, en el que la estrella joven recoge gas y polvo de la nube que la rodea. Las primeras especulaciones sobre el punto caliente fueron que podría haber sido la luz tenue de otro núcleo que se encuentra 10 veces más lejos de la Tierra pero en la misma línea de visión que L1014. Las observaciones de seguimiento realizadas desde observatorios terrestres de infrarrojo cercano detectaron un tenue resplandor en forma de abanico en el mismo lugar que el objeto encontrado por Spitzer. Ese brillo es demasiado débil para provenir del núcleo más distante, lo que lleva a la conclusión de que el objeto se encuentra dentro de L1014. (Joven y otros , 2004)

En 2005, astrónomos de la Universidad de Wisconsin en Madison y Whitewater determinaron, basándose en 400 horas de observación en el Telescopio Espacial Spitzer, que la Vía Láctea tiene una estructura de barras a lo largo de su núcleo más sustancial de lo que se pensaba anteriormente.

Una imagen artificial en color de la Nebulosa de la Doble Hélice , que se cree que se genera en el centro galáctico por una torsión magnética 1000 veces mayor que la del Sol.

También en 2005, los astrónomos Alexander Kashlinsky y John Mather del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA informaron que una de las primeras imágenes de Spitzer podría haber capturado la luz de las primeras estrellas del universo. Se descubrió que una imagen de un cuásar en la constelación de Draco , destinada únicamente a ayudar a calibrar el telescopio, contenía un brillo infrarrojo después de que se eliminó la luz de objetos conocidos. Kashlinsky y Mather están convencidos de que las numerosas manchas de este resplandor son la luz de estrellas que se formaron ya 100 millones de años después del Big Bang , desplazadas al rojo por la expansión cósmica . [40]

En marzo de 2006, los astrónomos descubrieron una nebulosa de 80 años luz de largo (25  pc ) cerca del centro de la Vía Láctea, la Nebulosa de la Doble Hélice , que, como su nombre indica, está retorcida en forma de doble espiral. Se cree que esto es evidencia de campos magnéticos masivos generados por el disco de gas que orbita alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia, a 300 años luz (92 pc) de la nebulosa y a 25.000 años luz (7.700 pc) de la Tierra. Esta nebulosa fue descubierta por Spitzer y publicada en la revista Nature el 16 de marzo de 2006.

En mayo de 2007, los astrónomos mapearon con éxito la temperatura atmosférica de HD 189733 b , obteniendo así el primer mapa de algún tipo de planeta extrasolar.

A partir de septiembre de 2006, el telescopio participó en una serie de estudios llamados Gould Belt Survey , observando la región del cinturón de Gould en múltiples longitudes de onda. El primer conjunto de observaciones realizadas por el Telescopio Espacial Spitzer se completó del 21 al 27 de septiembre de 2006. Como resultado de estas observaciones, el equipo de astrónomos dirigido por el Dr. Robert Gutermuth, del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian informaron del descubrimiento de Serpens South , un cúmulo de 50 estrellas jóvenes en la constelación de Serpens .

La galaxia de Andrómeda fotografiada por MIPS a 24 micrómetros.

Los científicos se han preguntado durante mucho tiempo cómo los diminutos cristales de silicato, que necesitan altas temperaturas para formarse, han llegado a los cometas congelados, nacidos en el ambiente muy frío de los bordes exteriores del Sistema Solar. Los cristales habrían comenzado como partículas de silicato amorfo no cristalizado, parte de la mezcla de gas y polvo a partir de la cual se desarrolló el Sistema Solar. Este misterio se ha profundizado con los resultados de la misión de retorno de muestras Stardust , que capturó partículas del cometa Wild 2 . Se descubrió que muchas de las partículas de Stardust se formaron a temperaturas superiores a los 1.000 K.

En mayo de 2009, investigadores del Spitzer de Alemania, Hungría y los Países Bajos descubrieron que el silicato amorfo parece haber sido transformado en forma cristalina por el estallido de una estrella. Detectaron la firma infrarroja de cristales de silicato de forsterita en el disco de polvo y gas que rodea a la estrella EX Lupi durante una de sus frecuentes llamaradas o estallidos, vistos por Spitzer en abril de 2008. Estos cristales no estaban presentes en las observaciones anteriores de Spitzer. observaciones del disco de la estrella durante uno de sus períodos de calma. Estos cristales parecen haberse formado por calentamiento radiativo del polvo a 0,5 AU de EX Lupi. [41] [42]

En agosto de 2009, el telescopio encontró pruebas de una colisión a alta velocidad entre dos planetas en crecimiento que orbitaban alrededor de una estrella joven. [43]

En octubre de 2009, los astrónomos Anne J. Verbiscer, Michael F. Skrutskie y Douglas P. Hamilton publicaron los hallazgos del " anillo de Phoebe " de Saturno , que fue encontrado con el telescopio; el anillo es un disco enorme y tenue de material que se extiende de 128 a 207 veces el radio de Saturno. [44]

Encuestas GLIMPSE y MIPSGAL

GLIMPSE, el Estudio Extraordinario de Plano Medio Infrarrojo del Legado Galáctico , fue una serie de estudios que abarcaron 360° de la región interior de la Vía Láctea, que proporcionó el primer mapeo a gran escala de la galaxia. [45] [46] Consta de más de 2 millones de instantáneas tomadas en cuatro longitudes de onda separadas utilizando la cámara de matriz infrarroja. [47] Las imágenes fueron tomadas durante un período de 10 años a partir de 2003, cuando se lanzó el Spitzer. [48]

MIPSGAL, un estudio similar que complementa GLIMPSE, cubre 248° del disco galáctico [49] utilizando los canales de 24 y 70 μm del instrumento MIPS. [50]

El 3 de junio de 2008, los científicos dieron a conocer el retrato infrarrojo más grande y detallado de la Vía Láctea , creado al unir más de 800.000 instantáneas, en la 212ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en St. Louis , Missouri . [51] [52] Esta encuesta compuesta ahora se puede ver con el Visor GLIMPSE/MIPSGAL. [53]

década de 2010

Una flecha apunta a la estrella embrionaria HOPS-68, donde los científicos creen que están lloviendo cristales de forsterita sobre el disco de polvo central.

Las observaciones de Spitzer, anunciadas en mayo de 2011, indican que pequeños cristales de forsterita podrían estar cayendo como lluvia sobre la protoestrella HOPS-68. El descubrimiento de los cristales de forsterita en la nube exterior en colapso de la protoestrella es sorprendente porque los cristales se forman a altas temperaturas similares a las de la lava, pero se encuentran en la nube molecular donde las temperaturas son de aproximadamente -170 °C (103 K; -274 °F). Esto llevó al equipo de astrónomos a especular que el flujo bipolar de la joven estrella podría estar transportando los cristales de forsterita desde cerca de la superficie de la estrella hasta la fría nube exterior. [54] [55]

En enero de 2012, se informó que se podía entender un análisis más detallado de las observaciones de Spitzer de EX Lupi si el polvo cristalino de forsterita se alejaba de la protoestrella a una notable velocidad promedio de 38 kilómetros por segundo (24 mi/s). Parece que tales velocidades tan elevadas sólo pueden alcanzarse si los granos de polvo hubieran sido expulsados ​​por una corriente bipolar cerca de la estrella. [56] Tales observaciones son consistentes con una teoría astrofísica, desarrollada a principios de la década de 1990, donde se sugirió que los flujos bipolares cultivan o transforman los discos de gas y polvo que rodean a las protoestrellas al expulsar continuamente material reprocesado y altamente calentado del disco interno. adyacente a la protoestrella, a regiones del disco de acreción más alejadas de la protoestrella. [57]

En abril de 2015, se informó que Spitzer y el Experimento de Lentes Gravitacionales Ópticas habían descubierto conjuntamente uno de los planetas más distantes jamás identificados: un gigante gaseoso a unos 13.000 años luz (4.000 pc) de la Tierra. [58]

Una ilustración de una enana marrón combinada con un gráfico de curvas de luz de OGLE-2015-BLG-1319 : datos terrestres (gris), Swift (azul) y Spitzer (rojo).

En junio y julio de 2015, la enana marrón OGLE-2015-BLG-1319 fue descubierta utilizando el método de detección de microlente gravitacional en un esfuerzo conjunto entre Swift , Spitzer y el Experimento de lentes gravitacionales ópticos terrestres , la primera vez que dos telescopios espaciales han observó el mismo evento de microlente. Este método fue posible debido a la gran separación entre las dos naves espaciales: Swift está en órbita terrestre baja, mientras que Spitzer está a más de una UA de distancia en una órbita heliocéntrica detrás de la Tierra. [1] Esta separación proporcionó perspectivas significativamente diferentes de la enana marrón, lo que permitió imponer restricciones a algunas de las características físicas del objeto. [59]

Reportado en marzo de 2016, Spitzer y Hubble se utilizaron para descubrir la galaxia más distante conocida, GN-z11 . Este objeto fue visto tal como era hace 13.400 millones de años. [60] [25]

Spitzer más allá

El 1 de octubre de 2016, Spitzer inició su Ciclo de Observación 13, un 2+Misión extendida de 1⁄2 año apodada Más Allá . Uno de los objetivos de esta misión extendida era ayudar a preparar el Telescopio Espacial James Webb , también un telescopio infrarrojo, identificando candidatos para observaciones más detalladas. [25]

Otro aspecto de la misión Beyond fueron los desafíos de ingeniería de operar Spitzer en su fase orbital progresiva. A medida que la nave espacial se alejaba de la Tierra en la misma trayectoria orbital que el Sol, su antena tenía que apuntar en ángulos cada vez más altos para comunicarse con las estaciones terrestres; este cambio de ángulo impartió cada vez más calefacción solar al vehículo mientras que sus paneles solares recibían menos luz solar. [25]

cazador de planetas

Una impresión artística del sistema TRAPPIST-1.

Spitzer también se puso a trabajar estudiando exoplanetas gracias a los ajustes creativos de su hardware. Esto incluyó duplicar su estabilidad modificando su ciclo de calentamiento, encontrar un nuevo uso para la cámara "peak-up" y analizar el sensor a un nivel de subpíxeles. Aunque en su misión "cálida", el sistema de enfriamiento pasivo de la nave espacial mantuvo los sensores a 29 K (-244 °C; -407 °F). [61] Spitzer utilizó la fotometría de tránsito y técnicas de microlente gravitacional para realizar estas observaciones. [25] Según Sean Carey de la NASA, "Ni siquiera consideramos usar Spitzer para estudiar exoplanetas cuando se lanzó... Habría parecido ridículo en aquel entonces, pero ahora es una parte importante de lo que hace Spitzer". [25]

Ejemplos de exoplanetas descubiertos con Spitzer incluyen HD 219134 b en 2015, que se demostró que era un planeta rocoso aproximadamente 1,5 veces más grande que la Tierra en una órbita de tres días alrededor de su estrella; [62] y un planeta sin nombre encontrado mediante microlente ubicado a unos 13.000 años luz (4.000 pc) de la Tierra. [63]

En septiembre-octubre de 2016, se utilizó Spitzer para descubrir cinco de un total de siete planetas conocidos alrededor de la estrella TRAPPIST-1 , todos los cuales son aproximadamente del tamaño de la Tierra y probablemente rocosos. [64] [65] Tres de los planetas descubiertos están ubicados en la zona habitable , lo que significa que son capaces de soportar agua líquida si se les dan parámetros suficientes. [66] Utilizando el método del tránsito , Spitzer ayudó a medir los tamaños de los siete planetas y estimar la masa y la densidad de los seis internos. Otras observaciones ayudarán a determinar si hay agua líquida en alguno de los planetas. [64]

Ver también

Referencias

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  3. ^ ab Harwood, William (25 de agosto de 2003). "El cohete Delta número 300 abre una nueva ventana al Universo". "Vuelo espacial ahora para CBS News" . Archivado desde el original el 21 de marzo de 2023 . Consultado el 1 de diciembre de 2016 .
  4. ^ "Telescopio espacial Spitzer: información de lanzamiento/orbital". Centro Nacional de Datos de Ciencias Espaciales . 2003-038A. Archivado desde el original el 24 de septiembre de 2023 . Consultado el 26 de abril de 2015 .
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