Polvo cósmico para niños
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El polvo cósmico es como el polvo que conocemos, pero que flota en el espacio. Está formado por partículas muy, muy pequeñas, la mayoría de ellas miden menos de 100 micrómetros. Para que te hagas una idea, un micrómetro es una milésima parte de un milímetro. Este polvo se encuentra por todo el universo, incluso en nuestro sistema solar.
Aunque el polvo cósmico está en todas partes, no es muy denso, es decir, hay pocas partículas por metro cúbico. Es más abundante en lugares como las nubes de polvo que rodean a los cometas o en los discos que giran alrededor de los planetas. Es menos denso en el espacio entre las estrellas o entre las galaxias.
El polvo cósmico también se conoce como polvo extraterrestre o polvo espacial. La mayoría de estas partículas son diminutas, desde unas pocas moléculas hasta 0,1 micrómetros. Una parte más pequeña de este polvo está hecha de minerales más grandes que se formaron cuando la materia salió de las estrellas. A esto se le llama "polvo de estrellas".
Cada año, se calcula que unas 40.000 toneladas de polvo cósmico llegan a la superficie de la Tierra. En 2011, los científicos descubrieron que el polvo cósmico contiene materia orgánica compleja, que podría formarse de manera natural y rápida cerca de las estrellas. En 2014, se anunció la recolección de posibles partículas de polvo interestelar por la nave espacial Stardust. En 2017, se confirmó que se han encontrado partículas de polvo extraterrestres por todo el planeta Tierra.
Contenido
¿Cómo interactúa el polvo cósmico con la luz?
Las partículas de polvo cósmico interactúan con la luz de diferentes maneras. Esto depende de su tamaño, forma y de cómo es la luz. Este proceso se llama "emisividad" y nos ayuda a entender de qué están hechas las partículas.
El polvo puede desviar la luz. Cuando la luz se desvía un poco de su camino original, se llama "dispersión hacia adelante". Si la luz rebota, se llama "dispersión hacia atrás".
Estudiar cómo el polvo desvía o bloquea la luz nos da pistas sobre el tamaño de las partículas. Por ejemplo, si un objeto se ve mucho más brillante cuando la luz se dispersa hacia adelante que hacia atrás, sabemos que muchas partículas tienen un diámetro de aproximadamente un micrómetro.
La dispersión de la luz por el polvo es muy visible en las nebulosas de reflexión, que son nubes de gas y polvo que brillan al reflejar la luz de estrellas cercanas. Los científicos también estudian cómo el polvo interestelar dispersa los rayos X, y creen que las fuentes de rayos X en el espacio podrían tener halos difusos debido al polvo.
Tipos de polvo cósmico
El polvo cósmico se clasifica según dónde se encuentra en el espacio y de dónde viene:
- Polvo intergaláctico: Es el polvo que se encuentra entre las galaxias.
- Polvo interestelar: Se encuentra entre las estrellas, como el polvo que forma las nebulosas o el de los cúmulos de estrellas como las Pléyades.
- Polvo interplanetario: Este polvo orbita alrededor del Sol entre los planetas. Proviene de colisiones entre cuerpos del Sistema Solar o son restos de su formación. También incluye el polvo de los cometas.
- Polvo de disco circunestelar: Se encuentra alrededor de estrellas jóvenes que aún no han formado exoplanetas.
- Polvo de disco circumplanetario: Es el polvo que forma los anillos alrededor de planetas como Saturno o Urano.
- Polvo cometario: Es el polvo que se desprende de los cometas debido al viento solar. Si entra en la atmósfera de la Tierra, puede causar meteoros (estrellas fugaces) o incluso lluvia de meteoros si hay mucha cantidad.
¿Cómo se forman los granos de polvo?
Los granos de polvo más grandes en el espacio interestelar son complejos. Tienen un centro resistente que se formó dentro de las estrellas y capas que se añadieron cuando pasaron por nubes frías y densas en el espacio.
Estos centros de polvo se forman principalmente de partículas de silicato en la atmósfera de gigantes rojas frías ricas en oxígeno, y de granos de carbono en la atmósfera de estrellas de carbono frías. Las gigantes rojas son la principal fuente de estos centros de polvo en las galaxias. A estos centros también se les llama polvo estelar, que es el término científico para la pequeña parte del polvo cósmico que se formó dentro de los gases de las estrellas al ser expulsados.
Una pequeña parte de estos centros de polvo también se forma en el interior de las supernovas, que son explosiones de estrellas muy grandes. Los científicos que estudian el polvo estelar que se encuentra en los meteoritos lo llaman "granos presolares".
La mayor parte del polvo cósmico se forma de manera diferente. Se acumula en frío sobre el polvo ya existente en las nubes moleculares oscuras de la galaxia. Estas nubes son muy frías, a menos de 50 grados Kelvin, lo que permite que se formen capas de hielo de muchos tipos sobre los granos.
Durante la formación de nuestro Sistema Solar, muchos granos de polvo interestelar cambiaron al unirse y reaccionar químicamente en el disco donde se formaron los planetas. La historia de los diferentes tipos de granos en el Sistema Solar primitivo es complicada y aún no se conoce por completo.
Los astrónomos saben que el polvo se forma en las capas exteriores de las estrellas al final de su vida. Esto lo saben por señales específicas que observan. Por ejemplo, la luz infrarroja a 9,7 micrómetros indica la presencia de polvo de silicato en estrellas gigantes frías ricas en oxígeno. Esto demuestra que las pequeñas partículas de silicato en el espacio provienen de las capas exteriores de estas estrellas.
Las condiciones en el espacio interestelar no suelen ser adecuadas para que se formen los centros de silicato desde cero. Tardaría demasiado tiempo. Por otro lado, se ha visto que los granos se forman recientemente cerca de estrellas, en explosiones de novas y supernovas, y en estrellas que expulsan nubes de gas y polvo. Así que, la pérdida de masa de las estrellas es, sin duda, donde se forman los centros de los granos.
La mayor parte del polvo en el Sistema Solar ha sido muy "procesado". Es material reciclado de lo que se formó el Sistema Solar, que luego se unió en cuerpos más grandes como los planetas, asteroides y cometas, y se ha reformado en las colisiones de estos cuerpos.
La formación de los discos planetarios a partir de moléculas dependió mucho de la temperatura de la nebulosa solar (la nube de gas y polvo de la que se formó nuestro Sol y los planetas). Como la temperatura de la nebulosa solar disminuía a medida que te alejabas del Sol, los científicos pueden deducir el origen de un grano de polvo sabiendo de qué materiales está hecho. Algunos materiales solo pudieron formarse a altas temperaturas, mientras que otros solo a temperaturas mucho más bajas.
Las partículas de polvo interplanetario (IDP) son mezclas muy finas de miles o millones de granos minerales y componentes amorfos (sin forma definida). Podemos imaginar una IDP como una "matriz" de material con elementos incrustados que se formaron en diferentes momentos y lugares en la nebulosa solar y antes de su formación.
¿Cómo se detecta el polvo cósmico?
Hay muchas maneras de estudiar el polvo cósmico. Se puede detectar usando métodos de teledetección, que aprovechan cómo las partículas de polvo cósmico interactúan con la luz. Un ejemplo son las mediciones de la luz zodiacal, que es un brillo tenue en el cielo causado por el polvo interplanetario.
También se puede detectar el polvo cósmico directamente, recogiendo muestras en diferentes lugares. Se calcula que entre 5 y 300 toneladas de material extraterrestre entran en la atmósfera terrestre cada día.
La NASA recoge muestras de partículas de polvo estelar en la atmósfera de la Tierra usando placas colectoras bajo las alas de aviones que vuelan en la estratosfera. También se recogen muestras de polvo de los glaciares en la Antártida y Groenlandia, y de sedimentos en aguas profundas.
Donald E. Brownlee, de la Universidad de Washington, fue el primero en identificar de forma fiable la naturaleza extraterrestre de las partículas de polvo recogidas a finales de los años 70. Otra fuente son los meteoritos, de los que se extrae el polvo de estrellas. Los granos de polvo estelar son trozos sólidos y resistentes de estrellas individuales que existieron antes que nuestro Sol. Se reconocen por su composición especial, que solo puede darse dentro de estrellas evolucionadas.
En el espacio interplanetario, se han construido y enviado detectores de polvo en naves espaciales. Debido a las altas velocidades del polvo (normalmente 10-40 km/s), es difícil capturar partículas intactas. Por eso, los detectores suelen medir los efectos del impacto a alta velocidad de las partículas en el instrumento, como el destello de luz, la señal de sonido o la ionización. La misión Stardust logró capturar partículas intactas en un material llamado aerogel.
En el pasado, se enviaron detectores de polvo en misiones espaciales como HEOS 2, Helios, Pioneer 10, Pioneer 11, Giotto, Galileo, Ulises y Cassini. Actualmente, hay detectores de polvo en las naves Ulysses, Proba, Rosetta, Stardust y New Horizons. El polvo recogido en la Tierra o en el espacio y traído de vuelta es analizado por científicos en laboratorios de todo el mundo.
La luz infrarroja puede atravesar las nubes de polvo cósmico, lo que nos permite ver regiones donde se forman estrellas y los centros de las galaxias. El telescopio espacial Spitzer de la NASA fue el telescopio espacial infrarrojo más grande antes del lanzamiento del telescopio espacial James Webb. Spitzer tomaba imágenes y espectros detectando el calor emitido por objetos en el espacio. Gran parte de esta luz infrarroja es bloqueada por la atmósfera terrestre y no se puede observar desde el suelo. Los descubrimientos de Spitzer han impulsado mucho los estudios sobre el polvo cósmico.
Otro método de detección es la polarimetría. Los granos de polvo no son esféricos y tienden a alinearse con el campo magnético entre las estrellas, lo que hace que la luz de las estrellas que atraviesa las nubes de polvo se polarice.
En 2019, investigadores encontraron polvo interestelar en la Antártida que relacionaron con la Nube Interestelar Local. La detección se hizo midiendo elementos especiales como el Fe-60 y el Mn-53 con una técnica muy sensible.
Galería de imágenes
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Partícula de polvo interplanetario de condrita porosa.
Véase también
En inglés: Cosmic dust Facts for Kids
