La imagen más nítida de Júpiter

Dos horas de observación de Júpiter usando una técnica para remover los efectos atmosféricos, produjo la imagen más nítida del planeta entero que se haya tomado hasta ahora desde la tierra.

La serie de 265 imágenes obtenidas con un instrumento prototipo montado en el VLT revela cambios en la niebla del planeta, probablemente en respuesta a los cambios globales en el gigante de gas el año pasado.

Ser capaces de corregir imágenes de amplio campo de las distorsiones atmosféricas ha sido un sueño de científicos e ingenieros por décadas. Las nuevas imágenes de Júpiter demuestran el valor de la avanzada tecnología usada por el instrumento prototipo de Óptica Adaptativa Multi-Conjugada, MAD (Multi-Conjugate Adaptive Optics Demonstrator), que usa dos o más estrellas guías en vez de una, como referencia para remover el desenfoque causado por la turbulencia atmosférica, sobre un campo de visión 30 veces mayor que las técnicas existentes.

Los telescopios en suelo sufren de los efectos atmosféricos. La turbulencia causa que las estrellas parpadeen, para delicia de los poetas y la frustración de los astrónomos. Sin embargo, con las técnicas de ópticas adaptativas (OA), esta desventaja puede superarse para producir imágenes tan claras como lo teóricamente posible. Los sistemas de OA trabajan con un sistema de espejo deformado controlado por computador que contrarresta la distorsión de la imagen. Está basado en correcciones ópticas en tiempo real calculadas de los datos de la imagen obtenida por una cámara especial a alta velocidad. Los sistemas actuales de OA sólo pueden corregir el efecto de turbulencia atmosférica en regiones muy pequeñas del cielo -típicamente 15 arcosegundos o menos-, ya que la corrección se degrada rápidamente al moverse del eje central. Los ingenieros desarrollaron entonces nuevas técnicas para sobrepasar esta limitación, una de las cuales es la óptica adaptativa multi-conjugada (OAMC).

"Este tipo de ópticas adaptativas tienen una gran ventaja para observar objetos grandes como planteas, cúmulos estelares o nebulosas", dice el investigador Franck Marchis, de UC Berkeley y el Instituto SETI. "Mientras la óptica adaptativa regular provee excelente corrección en un pequeño campo de visión, MAD provee una buena corrección en un área grande del cielo."

MAD permitió a los investigadores observar Júpiter por casi dos horas entre el 16 y 17 de agosto de 2008, una duración récord, de acuerdo al equipo de observación. Los sistemas de OA convencionales usan una sola luna de Júpiter como referencia y no pueden monitorear al planeta por mucho tiempo porque la luna se mueve muy lejos del planeta. El Telescopio Espacial Hubble no puede observar a Júpiter continuamente por más de unos 50 minutos, porque su visión es regularmente bloqueada por la Tierra durante su órbita de 96 minutos.

Usando MAD, la astrónoma Paola Amico, de ESO, el director de proyecto Enrico Marchetti y Sébastien Tordo rastrearon dos de las lunas más grandes del gigante gaseoso, Europa e Io, una a cada lado del planeta, para proveer una buena corrección a lo largo de todo el disco del planeta. "Fue la observación más estimulante que realizamos con MAD, porque teníamos que rastrear con gran precisión dos lunas moviéndose a diferentes velocidades", dice Marchetti.
Con esta serie única de imágenes, el equipo encontró una gran alteración en el brillo de la niebla ecuatorial, que yace en un cinturón de 16.000 kilómetros sobre el ecuador planetario.

La niebla -que puede ser de hidracina, un compuesto usado para combustible espacial, o posiblemente cristales congelados de amoníaco, agua o hidrosulfuro de amonio- es muy prominente en imágenes infrarrojas. Como la luz visible puede penetrar a niveles más profundos que la luz en longitudes infrarrojas detectadas por MAD, los telescopios ópticos ven luz reflejada por las nubes más profundas, debajo de la niebla. La niebla se comporta como partículas en la cima de los cumulonimbus en la Tierra o en la ceniza volcánica de grandes erupciones, que surgen en la atmósfera alta y se esparcen alrededor del mundo. En Júpiter, el amoníaco en la atmósfera superior también interactúa con la luz solar para formar hidracina, que condensa en una neblina de partículas de hielo fino. La química hidracina en la atmósfera de Júpiter es similar a lo que ocurre en la atmósfera terrestre luego de una erupción volcánica, cuando el sulfuro es convertido por luz solar ultravioleta en ácido sulfúrico.

Más luz solar en la niebla atmosférica superior significa que la cantidad de niebla se incrementó o que se movió a altitudes superiores. La conclusión viene de comparar con imágenes tomadas en 2005 por Mike Wong y su colega Imke de Pater usando el Hubble. Esas imágenes, tomadas en longitudes infrarrojas, muy cercanas a las usadas en el estudio de VLT, muestran más niebla en la mitad norte de la brillante zona ecuatorial, mientras las imágenes del nuevo estudio muestran un claro movimiento al sur.

"El cambio que vemos en la niebla podría estar relacionado con grandes cambios en los patrones de nubes asociados con el trastorno planetario de Júpiter del año pasado, pero necesitamos más datos para determinar con precisión cuándo ocurrieron los cambios", declara Wong.

El concepto AOMC

El concepto de la óptica Adaptativa Multi-Conjugada, varias estrellas guías (Reference Stars) localizadas en el campo de visión son usadas simultáneamente para realizar una tomografía del cono de volúmen de la turbulencia atmosférica sobre el telescopio por sensores de frente de onda (WFS). Los frentes de onda medidos son combinados en tiempo real para calcular las instrucciones a aplicar por los espejos deformables (dos en el caso de MAD) ópticamente conjugados a diferentes altitudes sobre el telescopio (Ground Conj. DM y Altitud Conj. DM). Estos espejos deformables son optimizados para maximizar homogéneamente la corrección sobre el campo de visión científico.

Fuentes y links relacionados

• Sharpening Up Jupiter

Sobre las imágenes
ESO PR Photo 33/08
A MAD view of Jupiter

Vía: Noticias del Cosmos