Usando “la luz de Caronte”, los investigadores recrean el lado oscuro de Plutón

La nave espacial New Horizons de la NASA hizo historia al enviar a la Tierra, las primeras imágenes en primer plano de Plutón y sus lunas. Ahora, a través de una serie de métodos audaces, los investigadores dirigidos por Tod Lauer, del National Science Foundation’s National Optical Infrared Astronomy Research Lab en Tucson, Arizona, en el equipo de New Horizons, ha expandido esa colección de fotos para formar la parte del paisaje de Plutón que no estaba directamente iluminado por la luz del sol, lo que el equipo llama el “lado oscuro” de Plutón.

Después de volar sobre los 12.550 kilómetros de la superficie helada de Plutón, el 14 de julio de 2015, New Horizons continuó a una velocidad de 14,5 kilómetros por segundo, hacia el Objeto del Cinturón de Kuiper: Arrokoth y más allá. Pero mientras se alejaba de Plutón, la nave miró hacia atrás al planeta enano, y capturó una serie de imágenes de su lado oscuro.

Iluminada por el distante Sol, la brumosa atmósfera de Plutón se destacaba como un anillo de luz brillante que rodeaba el lado oscuro de Plutón. Desde su posición ventajosa cuando se llevó a cabo este evento, New Horizons pudo ver principalmente el hemisferio sur de Plutón, una gran parte del cual estaba en transición a su oscuridad estacional invernal, algo muy parecido a los inviernos árticos y antárticos oscuros, de meses de duración en la Tierra, con la diferencia que en Plutón, cada estación dura 62 años terrestres.

Afortunadamente, una parte del oscuro hemisferio sur de Plutón, fue iluminada por la tenue luz del sol que se refleja en la superficie helada de la luna más grande de Plutón, Caronte, que tiene aproximadamente el tamaño de Texas. Ese poco de “luz de Caronte” fue suficiente para que los investigadores desentrañaran detalles del hemisferio sur de Plutón que no podrían haberse obtenido de otra manera.

“En una sorprendente coincidencia, la cantidad de luz de Caronte sobre Plutón, es cercana a la de la Luna en la Tierra, en la misma fase para cada uno”, dijo Tod Lauer, astrónomo del National Science Foundation’s National Optical Infrared Astronomy Research Observatory, en Tucson, Arizona, y el autor principal del estudio. “En ese momento, la iluminación de Caronte sobre Plutón, era similar a la de nuestra propia Luna en la Tierra cuando está en la fase creciente”.

Los investigadores publicaron la imagen resultante y la interpretación científica de la misma, el 20 de octubre en The Planetary Science Journal.

Conseguir detalles de la superficie de Plutón a la tenue luz de la luna no fue fácil. Al mirar hacia atrás a Plutón, con el New Horizons Long Range Reconnaissance Imager (LORRI), la luz dispersa del Sol (que estaba casi directamente detrás de Plutón) produjo un patrón complejo de luz de fondo que era 1.000 veces más fuerte que la señal producida por la luz reflejada de Caronte, según el coinvestigador de New Horizons y científico del proyecto Hal Weaver, del Johns Hopkins Applied Physics Laboratory. Además, el anillo brillante de neblina atmosférica que rodeaba a Plutón estaba muy sobreexpuesto, produciendo efectos adicionales en las imágenes.

Una superposición de líneas longitudinales y paralelas muestra la extensión física de Plutón (círculo negro) y el límite de la iluminación de Caronte (línea sólida vertical dorada) cuando New Horizons capturó las imágenes. Las líneas de puntos dorados representan latitudes, con el polo sur de Plutón de Plutón en la parte inferior. El contraste extremadamente alto en las imágenes, hace visible una región grande y notablemente brillante a medio camino entre el polo sur de Plutón y su ecuador (tercera línea de puntos desde la parte inferior). El equipo sospecha que puede ser un depósito de nitrógeno o hielo de metano similar al “corazón” helado de Plutón en su lado opuesto. La media luna oscura al oeste (izquierda) es donde ni la luz del sol ni la luz de Caronte se proyectaron.
Créditos: NASA/Johns Hopkins APL/Southwest Research Institute/NOIRLab.

“El problema es muy parecido a tratar de leer el letrero de una calle, a través de un parabrisas sucio, con el sol poniéndose de frente, sin una visera”, dijo John Spencer, co-investigador de New Horizons y científico planetario en el Southwest Research Institute en Boulder, Colorado, además de coautor del estudio.

Se necesitó la combinación de 360 ​​imágenes del lado oscuro de Plutón y otras 360 imágenes tomadas con la misma geometría pero sin Plutón en la imagen, para producir la imagen final dejando solo la señal producida por la luz reflejada por Caronte.

Alan Stern, el investigador principal de New Horizons en el Southwest Research Institute, añadió que “el trabajo de procesamiento de imágenes que dirigió Tod Lauer fue completamente de vanguardia y nos permitió aprender algunas cosas fascinantes sobre una parte de Plutón que de otra manera no conoceríamos.”

El mapa resultante, aunque todavía contiene ruido digital, muestra algunas características prominentes de la superficie sombreada de Plutón. El más prominente de ellos es una zona oscura en forma de media luna al oeste, donde ni la luz del sol ni la de Caronte se proyectaban cuando New Horizons tomó las imágenes. También llama la atención una región grande y brillante a medio camino entre el polo sur de Plutón y su ecuador. El equipo sospecha que puede ser un depósito de nitrógeno o hielo de metano similar al “corazón” helado de Plutón en su lado opuesto.

El polo sur de Plutón y la región de la superficie que lo rodea, parecen estar cubiertos de un material oscuro, que contrasta marcadamente con la superficie más pálida del hemisferio norte de Plutón. Los investigadores sospechan que la diferencia podría ser una consecuencia de que Plutón haya completado recientemente su verano austral (que terminó 15 años antes del sobrevuelo). Durante el verano, el equipo sugiere que los hielos de nitrógeno y metano en el sur, pueden haberse sublimado desde la superficie, pasando directamente de sólido a vapor, mientras que las partículas de neblina oscura se asentaron sobre la región.

Los futuros instrumentos desde la Tierra podrían verificar la imagen del equipo y confirmar sus otras sospechas, pero requerirían que el hemisferio sur de Plutón esté a la luz del sol, algo que no sucederá en casi 100 años. “La forma más fácil de confirmar nuestras ideas, es enviar una misión de seguimiento”, dijo Lauer.

El Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory en Laurel, Maryland, diseñó, construyó y opera la nave espacial New Horizons y administra la misión para la Science Mission Directorate de la NASA. La Oficina de Gestión Planetaria de MSFC, proporciona la supervisión de New Horizons. Southwest Research Institute, con sede en San Antonio, dirige la misión a través del investigador principal Stern y el equipo científico, las operaciones de carga útil y la planificación científica de encuentros. New Horizons es parte del Programa New Frontiers administrado por el Marshall Space Flight Center de la NASA en Huntsville, Alabama.

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.