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La luz zodiacal es un débil resplandor de luz difusa en el cielo dispersada por el polvo interplanetario , particularmente una nube zodiacal, a lo largo de la eclíptica y, por lo tanto, el zodíaco . En su mayoría, solo es visible en condiciones muy oscuras en todo 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 falso amanecer , generalmente justo antes o después de que salga o se ponga el Sol . [3] [4] [5] [6]
La luz zodiacal contribuye [7] a la luz natural del cielo, aunque como es muy tenue, a menudo queda eclipsada y se vuelve invisible por la luz de la luna o la contaminación lumínica .
El polvo interplanetario del Sistema Solar forma una nube espesa con forma de panqueque llamada nube zodiacal que se extiende a ambos lados del plano eclíptico. Los tamaños de las partículas varían de 10 a 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 se dispersa por la nube de polvo interplanetario en el Sistema Solar. [10] [11] El análisis de imágenes de los restos 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 UA , y sugiere que el polvo proviene de Marte. [12] Sin embargo, ningún otro instrumento dedicado al polvo en Pioneer 10 , Pioneer 11 , Galileo , Ulysses y Cassini encontró una indicación de que Marte sea 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. Es por eso que es más claramente visible cerca del amanecer o el 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 causa la luz zodiacal es uniforme en toda la eclíptica.
El polvo que se encuentra más alejado de la eclíptica es casi indetectable, excepto cuando se lo observa desde un ángulo pequeño con respecto al 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.
La fuente del polvo ha sido debatida durante mucho tiempo. Hasta hace poco, se pensaba que el polvo se originaba de las colas de los cometas activos y de las 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 desgasifican activamente, pero pueden hacerlo en el futuro. [20] El primer modelo completamente dinámico de la nube zodiacal demostró que solo si el polvo se liberaba en órbitas que se acercaban a Júpiter, se agitaba lo suficiente como para explicar el espesor de la nube de polvo zodiacal. El polvo en las corrientes de meteoroides es mucho más grande, de 300 a 10.000 micrómetros de diámetro, y se deshace en granos de polvo zodiacal más pequeños con el tiempo.
El efecto Poynting-Robertson obliga al polvo a adoptar órbitas más circulares (pero aún alargadas), mientras se desplaza lentamente en espiral hacia el Sol. Por lo 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 las 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 reducirse de tamaño por colisiones o por erosión espacial. Cuando se trituran hasta tamaños inferiores a 10 micrómetros, los granos son retirados del Sistema Solar interior por la presión de la radiación solar. Luego, el polvo se repone con la caída de cometas. El polvo zodiacal alrededor de las estrellas cercanas se llama polvo exozodiacal ; es una fuente potencialmente importante de ruido 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 al Sistema Solar interior.
En 2015, nuevos resultados del espectrómetro de polvo de iones secundarios COSIMA a bordo del orbitador ESA/Rosetta 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 se ajusta mejor al planeta Marte como fuente. [23]
La luz zodiacal se produce por la luz solar que se refleja en 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 con 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 de reflexión) 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 estarían en fase completa .
Según Nesvorný y Jenniskens, cuando los granos de polvo tengan un tamaño tan pequeño como 150 micrómetros, impactarán la Tierra a una velocidad promedio de 14,5 km/s, y muchos lo harán a una velocidad tan lenta como 12 km/s. De ser 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 una variedad de naves espaciales han mostrado una estructura significativa en la luz zodiacal, incluidas bandas de polvo asociadas con escombros de familias de asteroides particulares y varias estelas cometarias.
Según el Kosmos de Alexander von Humboldt , los mesoamericanos conocían 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 algunas fuentes, lo explicó por partículas de polvo alrededor del Sol. [25] [26] Otras fuentes afirman que fue explicado por primera vez de esta manera 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 el "falso amanecer" ( الفجر الكاذب al-fajr al-kādhib ). 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 banda de luz horizontal al amanecer, el "verdadero amanecer" ( الفجر الصادق al-fajr al-sādiq ). 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 del ayuno y las oraciones diarias. [28] [29] [30]
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 dedicarse a la música. [31] Pudo presentarla solo gracias a la mínima cantidad de investigación sobre el tema realizada durante los años intermedios. May describió el tema como uno que se volvió "de moda" nuevamente en la década de 2000. [32]
Otros planetas, como Venus o Mercurio, [33] han demostrado tener anillos de polvo interplanetario en sus espacios orbitales.
Los cometas inactivos retienen algunos compuestos volátiles en el subsuelo y pueden comenzar a desgasificarse nuevamente a medida que se acercan al sol.
