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La luz zodiacal es un tenue resplandor de luz difusa en el cielo dispersada por el polvo interplanetario , particularmente una nube zodiacal, a lo largo de la eclíptica , y por tanto del zodíaco . En su mayoría, solo es visible en condiciones muy oscuras en el cielo nocturno a lo largo de toda la eclíptica como la banda zodiacal , [2] retrodispersada ligeramente más brillante desde un área ovalada de la banda directamente opuesta a la fuente de luz como el gegenschein (o contrabrillo ) y más brillante. como un área en forma de triángulo en el horizonte alrededor de la fuente de luz como un falso amanecer , principalmente justo antes o después de que el Sol salga o se ponga. [3] [4] [5] [6]
La luz zodiacal contribuye [7] a la luz natural del cielo, aunque como la luz zodiacal es muy tenue, a menudo queda eclipsada y se vuelve invisible por la luz de la luna o la contaminación lumínica .
El polvo interplanetario en el Sistema Solar forma una nube espesa con forma de panqueque llamada nube zodiacal que se extiende a ambos lados del plano de la eclíptica. Los tamaños de las partículas oscilan entre 10 y 300 micrómetros , lo que implica masas que van desde un nanogramo hasta decenas de microgramos . [8] [9]
Las observaciones de las naves espaciales Pioneer 10 y Helios en la década de 1970 revelaron que la luz zodiacal era dispersada por la nube de polvo interplanetaria en el Sistema Solar. [10] [11] El análisis de imágenes de escombros del impacto de la nave espacial Juno muestra que la distribución del polvo se extiende desde la órbita de la Tierra hasta la resonancia orbital 4:1 con Júpiter en2,06 AU , y sugiere que el polvo es de Marte. [12] Sin embargo, ninguna otra instrumentación dedicada al polvo en Pioneer 10 , Pioneer 11 , Galileo , Ulysses y Cassini encontró una indicación de que Marte es una fuente importante de polvo además de los cometas y asteroides. [10] [13] [14] [15]
En las latitudes medias, la luz zodiacal se observa mejor en el cielo occidental en primavera, después de que el crepúsculo vespertino haya desaparecido por completo, o en el cielo oriental en otoño, justo antes de que aparezca el crepúsculo matutino. La luz zodiacal aparece como una columna, más brillante en el horizonte e inclinada en el ángulo de la eclíptica. La luz dispersada por partículas de polvo extremadamente pequeñas se dispersa fuertemente hacia adelante , aunque la luz zodiacal en realidad se extiende por todo el cielo, por lo que es más brillante cuando se observa en un ángulo pequeño con el Sol. Esta es la razón por la que es más claramente visible cerca del amanecer o del atardecer cuando el Sol está bloqueado, pero las partículas de polvo más cercanas a la línea de visión del Sol no lo están. La banda de polvo que provoca la luz zodiacal es uniforme en toda la eclíptica.
El polvo más alejado de la eclíptica es casi indetectable excepto cuando se observa desde un pequeño ángulo con el Sol. Por lo tanto, es posible ver más ancho en ángulos pequeños hacia el Sol, y parece más ancho cerca del horizonte, más cerca del Sol debajo del horizonte.
El origen del polvo ha sido objeto de debate durante mucho tiempo. Hasta hace poco se pensaba que el polvo se originaba en las colas de cometas activos y en colisiones entre asteroides en el cinturón de asteroides . [17] Muchas de nuestras lluvias de meteoritos no tienen cuerpos progenitores de cometas activos conocidos. Más del 85 por ciento del polvo se atribuye a fragmentaciones ocasionales de cometas de la familia de Júpiter que están casi inactivos . [18] Los cometas de la familia de Júpiter tienen períodos orbitales de menos de 20 años [19] y se consideran inactivos cuando no están desgasificando activamente, pero pueden hacerlo en el futuro. [20] El primer modelo completamente dinámico de la nube zodiacal demostró que sólo si el polvo se liberaba en órbitas cercanas a Júpiter, se agitaba lo suficiente como para explicar el espesor de la nube de polvo zodiacal. El polvo de las corrientes de meteoritos es mucho más grande, de 300 a 10.000 micrómetros de diámetro, y con el tiempo se desintegra en granos de polvo zodiacales más pequeños.
El efecto Poynting-Robertson fuerza al polvo a adoptar órbitas más circulares (pero aún alargadas), mientras gira lentamente en espiral hacia el Sol. Por tanto, se necesita una fuente continua de nuevas partículas para mantener la nube zodiacal. Se cree que el polvo cometario y el polvo generado por colisiones entre asteroides son los principales responsables del mantenimiento de la nube de polvo que produce la luz zodiacal y el gegenschein .
Las partículas pueden reducir su tamaño por colisiones o por la meteorización espacial. Cuando se muelen hasta tamaños inferiores a 10 micrómetros, los granos se eliminan del Sistema Solar interior mediante la presión de la radiación solar. Luego, el polvo se repone con la caída de los cometas. El polvo zodiacal alrededor de estrellas cercanas se llama polvo exozodiacal ; es una fuente de ruido potencialmente importante en los intentos de obtener imágenes directas de planetas extrasolares . Se ha señalado que este polvo exozodiacal, o discos de escombros calientes, puede ser un indicador de planetas, ya que los planetas tienden a dispersar los cometas hacia el interior del Sistema Solar.
En 2015, nuevos resultados del espectrómetro de polvo de iones secundarios COSIMA a bordo del orbitador Rosetta de la ESA confirmaron que los cuerpos progenitores del polvo interplanetario son muy probablemente cometas de la familia de Júpiter, como el cometa 67P/Churyumov–Gerasimenko . [22] Los datos de la misión Juno indican que el polvo cercano a la Tierra tiene un origen local en el Sistema Solar interior, lo que mejor encaja con el planeta Marte como fuente. [23]
La luz zodiacal es producida por la luz solar que se refleja en las partículas de polvo del Sistema Solar conocidas como polvo cósmico . En consecuencia, su espectro es el mismo que el espectro solar . El material que produce la luz zodiacal se encuentra en un volumen de espacio en forma de lente centrado en el sol y que se extiende mucho más allá de la órbita de la Tierra. Este material se conoce como nube de polvo interplanetaria . Dado que la mayor parte del material se encuentra cerca del plano del Sistema Solar, la luz zodiacal se ve a lo largo de la eclíptica . La cantidad de material necesaria para producir la luz zodiacal observada es bastante pequeña. Si estuviera en forma de partículas de 1 mm, cada una con el mismo albedo (poder reflectante) que la Luna , cada partícula estaría a 8 km de sus vecinas. El gegenschein puede ser causado por partículas directamente opuestas al Sol visto desde la Tierra, que estaría en fase completa .
Según Nesvorný y Jenniskens, cuando los granos de polvo tengan un tamaño tan pequeño como unos 150 micrómetros, golpearán la Tierra a una velocidad media de 14,5 km/s, muchos de ellos tan lentamente como 12 km/s. Si es así, señalaron, este polvo de cometa puede sobrevivir a la entrada en forma parcialmente fundida, lo que explica los atributos inusuales de los micrometeoritos recolectados en la Antártida, que no se parecen a los meteoritos más grandes que se sabe que se originan en asteroides . En los últimos años, las observaciones realizadas por diversas naves espaciales han mostrado una estructura significativa en la luz zodiacal, incluidas bandas de polvo asociadas con restos de familias particulares de asteroides y varias estelas de cometas.
Según Kosmos de Alexander von Humboldt , los mesoamericanos eran conscientes de la luz zodiacal antes de 1500. [24] Quizás fue reportado por primera vez en forma impresa por Joshua Childrey en 1661. El fenómeno fue investigado por el astrónomo Giovanni Domenico Cassini en 1683. Según Según algunas fuentes, esto se debe a las partículas de polvo alrededor del Sol. [25] [26] Otras fuentes afirman que fue explicado así por primera vez por Nicolas Fatio de Duillier , en 1684, [27] a quien Cassini aconsejó estudiar la luz zodiacal. [24]
El profeta islámico Mahoma describió la luz zodiacal en referencia al momento de las cinco oraciones diarias , llamándola "falso amanecer" ( الفجر الكاذب al-fajr al-kādhib ) [ cita requerida ] . La tradición oral musulmana conserva numerosos dichos, o hadices , en los que Mahoma describe la diferencia entre la luz del falso amanecer, que aparece en el cielo mucho después del atardecer, y la luz de la primera franja de luz horizontal al amanecer, el "verdadero amanecer" ( الفجر الصادق al-fajr al-sādiq ). [28] [29] Según la gran mayoría de los eruditos musulmanes, el amanecer astronómico se considera el verdadero amanecer. Los practicantes del Islam utilizan las descripciones de Mahoma de la luz zodiacal para evitar errores al determinar el momento de las oraciones diarias. [ cita necesaria ]
En 2007, Brian May , guitarrista principal de la banda Queen , completó su tesis , A Survey of Radial Velocities in the Zodiacal Dust Cloud , treinta y seis años después de abandonarla para seguir una carrera en la música. [30] Pudo presentarlo sólo debido a la mínima cantidad de investigación sobre el tema realizada durante los años intermedios. May describió el tema como uno que volvió a estar "de moda" en la década de 2000. [31]
Otros planetas, como Venus o Mercurio, [32] han demostrado tener anillos de polvo interplanetario en sus espacios orbitales.
Los cometas inactivos retienen algunos volátiles bajo la superficie y pueden comenzar a desgasificarse nuevamente a medida que se acercan al sol.
