Utilizando cámaras diseñadas para la navegación, los científicos cuentan las “luciérnagas” para determinar la cantidad de radiación que recibe la nave espacial durante cada órbita de Júpiter.

Los científicos de la misión Juno de la NASA han desarrollado el primer mapa de radiación 3D completo del sistema de Júpiter. Además de caracterizar la intensidad de las partículas de alta energía cerca de la órbita de la luna helada Europa, el mapa muestra cómo el entorno de radiación está esculpido por las lunas más pequeñas que orbitan cerca de los anillos de Júpiter.

El trabajo se basa en datos recopilados por la Brújula Estelar Avanzada (ASC) de Juno, que fue diseñada y construida por la Universidad Técnica de Dinamarca, y la Unidad de Referencia Estelar (SRU) de la nave espacial, que fue construida por Leonardo SpA en Florencia, Italia. Los dos conjuntos de datos se complementan entre sí, ayudando a los científicos de Juno a caracterizar el entorno de radiación a diferentes energías.
 

Tanto la ASC como la SRU son cámaras de poca luz diseñadas para ayudar con la navegación en el espacio profundo. Este tipo de instrumentos se encuentran en casi todas las naves espaciales. Pero para que funcionaran como detectores de radiación, el equipo científico de Juno tuvo que mirar las cámaras desde una perspectiva completamente nueva.

“En Juno tratamos de innovar en nuevas formas de usar nuestros sensores para aprender sobre la naturaleza, y hemos usado muchos de nuestros instrumentos científicos en formas para las que no fueron diseñados”, dijo Scott Bolton, investigador principal de Juno del Instituto de Investigación del Suroeste en San Antonio. “Este es el primer mapa detallado de radiación de la región a estas energías más altas, lo que es un paso importante para comprender cómo funciona el entorno de radiación de Júpiter. Esto ayudará a planificar las observaciones para la próxima generación de misiones al sistema joviano”.

Contando Luciérnagas

La ASC de Juno, que consta de cuatro cámaras estelares en el brazo del magnetómetro de la nave espacial, toma imágenes de las estrellas para determinar la orientación de la nave espacial en el espacio, lo que es vital para el éxito del experimento del campo magnético de la misión. Pero el instrumento también ha demostrado ser un detector valioso de flujos de partículas de alta energía en la magnetosfera de Júpiter. Las cámaras registran la “radiación dura”, o radiación ionizante que impacta en una nave espacial con suficiente energía para atravesar el blindaje de la ASC.

“Cada cuarto de segundo, la ASC toma una imagen de las estrellas”, dijo el científico de Juno John Leif Jørgensen de la Universidad Técnica de Dinamarca. “Los electrones muy energéticos que penetran su blindaje dejan una firma reveladora en nuestras imágenes que parece el rastro de una luciérnaga. El instrumento está programado para contar el número de estas luciérnagas, lo que nos da un cálculo preciso de la cantidad de radiación”.

Debido a la órbita siempre cambiante de Juno, la nave espacial ha atravesado prácticamente todas las regiones del espacio cerca de Júpiter.
 

Los datos de la ASC sugieren que hay más radiación de muy alta energía en relación con la radiación de menor energía cerca de la órbita de Europa de lo que se pensaba anteriormente. Los datos también confirman que hay más electrones de alta energía en el lado de Europa que mira hacia su dirección de movimiento orbital que en el lado de la cola de la luna. Esto se debe a que la mayoría de los electrones de la magnetosfera de Júpiter alcanzan a Europa por detrás debido a la rotación del planeta, mientras que los electrones de muy alta energía se desplazan hacia atrás, casi como peces nadando contra corriente, y chocan contra el lado frontal de Europa.

Los datos de radiación joviana no son la primera contribución científica de la ASC a la misión. Incluso antes de llegar a Júpiter, los datos de la ASC se utilizaron para determinar una medición del polvo interestelar que impactó a Juno. El generador de imágenes también descubrió un cometa previamente inexplorado utilizando la misma técnica de detección de polvo, distinguiendo pequeños trozos de la nave espacial expulsados por el polvo microscópico que impactó a Juno a alta velocidad.

Anillos de Polvo

Al igual que la ASC de Juno, la SRU se ha utilizado como detector de radiación y generador de imágenes con poca luz. Los datos de ambos instrumentos indican que, al igual que Europa, las pequeñas "lunas pastoras" que orbitan dentro o cerca del borde de los anillos de Júpiter (y ayudan a mantener la forma de los anillos) también parecen interactuar con el entorno de radiación del planeta. Cuando la nave espacial vuela sobre líneas de campo magnético conectadas a lunas de anillos o polvo denso, el recuento de radiación tanto en la ASC como en la SRU cae precipitadamente. La SRU también está recopilando imágenes poco comunes de los anillos en condiciones de poca luz desde el punto de observación único de Juno.

"Todavía hay mucho misterio sobre cómo se formaron los anillos de Júpiter, y muy pocas imágenes han sido recopiladas por naves espaciales anteriores", dijo Heidi Becker, coinvestigadora principal de la SRU y científica del Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, que administra la misión. "A veces tenemos suerte y una de las pequeñas lunas pastoras puede ser capturada en la toma. Estas imágenes nos permiten saber con mayor precisión dónde se encuentran actualmente las lunas de los anillos y ver la distribución del polvo en relación con su distancia a Júpiter".