Se descubren los primeros rayos X en Urano

Los astrónomos han detectado rayos X de Urano por primera vez, utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Este resultado puede ayudar a los científicos a aprender más sobre este enigmático planeta gigante de hielo en nuestro sistema solar.

Chandra capturó los primeros rayos X de Urano durante las observaciones obtenidas en 2002 y 2017, un descubrimiento que puede ayudar a los científicos a aprender más sobre este planeta gigante de hielo. Los investigadores creen que la mayoría de los rayos X provienen de los rayos X solares que se dispersan en la atmósfera de Urano y en su sistema de anillos. Algunos de los rayos X también pueden ser de auroras en Urano, un fenómeno que se ha observado previamente en otras longitudes de onda. Esta imagen muestra una imagen compuesta de Urano con datos de rayos X de Chandra tomados en 2002 y datos ópticos del telescopio Keck en Hawai. Crédito: Rayos X: NASA / CXO / University College London / W. Dunn et al; Óptico (HRC): W.M. Observatorio Keck); Óptico (VLT / HRC): ESO / VLT / Kirill Feigelman

Urano es el séptimo planeta desde el Sol y tiene dos conjuntos de anillos alrededor de su ecuador. El planeta, que tiene cuatro veces el diámetro de la Tierra, gira de lado, lo que lo hace diferente de todos los demás planetas del sistema solar. Dado que la Voyager 2 fue la única nave espacial en volar por Urano, los astrónomos actualmente confían en telescopios mucho más cercanos a la Tierra, como Chandra y el Telescopio Espacial Hubble, para aprender sobre este planeta distante y frío que está compuesto casi en su totalidad por hidrógeno y helio.

En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron observaciones de Chandra tomadas en Urano en 2002 y luego nuevamente en 2017. Vieron una clara detección de rayos X desde la primera observación, analizada recientemente, y un posible destello de rayos X en las obtenidas quince años después. El gráfico principal muestra una imagen de rayos X Chandra de Urano de 2002 (en rosa) superpuesta a una imagen óptica del Telescopio Keck-I obtenida en un estudio separado en 2004. Este último muestra el planeta aproximadamente en la misma orientación que estaba. durante las observaciones de Chandra de 2002.

¿Qué podría hacer que Urano emitiera rayos X? La respuesta: principalmente el sol. Los astrónomos han observado que tanto Júpiter como Saturno dispersan la luz de rayos X emitida por el Sol, de forma similar a como la atmósfera de la Tierra dispersa la luz del Sol. Si bien los autores del nuevo estudio de Urano inicialmente esperaban que la mayoría de los rayos X detectados también fueran de dispersión, hay indicios tentadores de que al menos otra fuente de rayos X está presente. Si más observaciones confirman esto, podría tener implicaciones interesantes para la comprensión de Urano.

Una posibilidad es que los anillos de Urano estén produciendo rayos X ellos mismos, que es el caso de los anillos de Saturno. Urano está rodeado de partículas cargadas como electrones y protones en su entorno espacial cercano. Si estas partículas energéticas chocan con los anillos, podrían hacer que los anillos brillen en rayos X. Otra posibilidad es que al menos algunos de los rayos X provengan de auroras en Urano, un fenómeno que se ha observado previamente en este planeta en otras longitudes de onda.

Esta imagen compuesta de Urano muestra una imagen de Chandra de cámara de alta resolución (HRC) tomada en 2017 con un probable destello de rayos X, y datos de Keck, junto con las dos imágenes individuales. (Crédito: Rayos X: NASA / CXO / University College London / W. Dunn et al; Óptica (HRC): Observatorio W.M. Keck); Óptico (VLT / HRC): ESO / VLT / Kirill Feigelman)

En la Tierra, podemos ver espectáculos de luces de colores en el cielo llamados auroras, que ocurren cuando las partículas de alta energía interactúan con la atmósfera. Los rayos X se emiten en las auroras de la Tierra, producidos por electrones energéticos después de que viajan por las líneas del campo magnético del planeta hasta sus polos y son ralentizados por la atmósfera. Júpiter también tiene auroras. Los rayos X de las auroras de Júpiter provienen de dos fuentes: los electrones que viajan por las líneas del campo magnético, como en la Tierra, y los átomos y moléculas con carga positiva que llueven en las regiones polares de Júpiter. Sin embargo, los científicos están menos seguros acerca de las causas de las auroras en Urano. Las observaciones de Chandra pueden ayudar a descubrir este misterio.

Urano es un objetivo especialmente interesante para las observaciones de rayos X debido a las orientaciones inusuales de su eje de giro y su campo magnético. Mientras que los ejes de rotación y campo magnético de los otros planetas del sistema solar son casi perpendiculares al plano de su órbita, el eje de rotación de Urano es casi paralelo a su trayectoria alrededor del Sol. Además, mientras que Urano está inclinado de lado, su campo magnético está inclinado en una cantidad diferente y desplazado del centro del planeta. Esto puede hacer que sus auroras sean inusualmente complejas y variables. La determinación de las fuentes de los rayos X de Urano podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor cómo los objetos más exóticos en el espacio, como los agujeros negros en crecimiento y las estrellas de neutrones, emiten rayos X.

Un artículo que describe estos resultados aparece en la edición más reciente del Journal of Geophysical Research y está disponible en línea. Los autores son William Dunn (University College London, Reino Unido), Jan-Uwe Ness (Universidad de Marsella, Francia), Laurent Lamy (Observatorio de París, Francia), Grant Tremblay (Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian), Graziella Branduardi- Raymont (University College London), Bradford Snios (CfA), Ralph Kraft (CfA), Z. Yao (Academia China de Ciencias, Beijing), Affelia Wibisono (University College London).

Los científicos han anunciado los primeros rayos X detectados de Urano. Urano es un planeta gigante de hielo en el Sistema Solar exterior. El planeta y sus anillos parecen dispersar los rayos X del Sol para producir estos rayos X. Los astrónomos utilizaron el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA para hacer este descubrimiento.

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia desde Cambridge Massachusetts y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

Crédito: Rayos X: NASA / CXO / University College London / W. Dunn et al; Óptico: W.M. Observatorio Keck

• Publicado en Chandra el 31 de marzo del 2021, enlace publicación.