El radar de meteoros de Río Grande: Balance de ocho años de operación y perspectivas futuras

HORMAECHEA JOSE LUIS; JANCHES DIEGO

Buennos Aires

Workshop; Workshop RAPEAS; 2016

Red Argentina para Estudio de la Atmósfera Superior (RAPES) y CONICET

Workshop RAPEASMinCyT · Buenos Aires · 27/28 octubre 2016El radar de meteoros de Río Grande: Balance de ocho años de operación y perspectivas futurasJosé Luis Hormaechea (1) & Diego Janches (2)(1) Estación Astronómica Río Grande (EARG,UNLP ? CONICET-CADIC)(2) Goddard Space Flight Center (NASA)Dinámica de la AtmósferaLa colisión de asteroides y la desintegración de cometas son la fuente principal de polvo interplanetario.Estos procesos generan un disco circunsolar de pequeños fragmentos conocido como Nube de Polvo Zodiacal(ZDC, Zodiacal Dust Cloud). Los fragmentos constituyentes de esta nube, sin embargo, tienen una vidaacotada por varios procesos fı́sicos que se producen en el Sistema Solar. Por ejemplo, la acción gravitatoriade Júpiter los impulsa fuera del sistema solar, la radiación solar los destruye térmicamente, y aún choquesadicionales entre los mismos fragmentos del disco conducen a su reducción. Pero además, los planetas barrenel disco con el efecto de que al precipitarse sobre un planeta con atmósfera, estos fragmentos o partı́cuasproducen los denominados meteoros. El ingreso de la partı́culas a velocidades dentro de cierto rango, generala ionización de la atmósfera que encuentra a su paso. Esa traza de atmósfera ionizada puede ser rastreadadurante un lapso de tiempo suficiente como para obtener información de su movimiento relativo.El detector de meteoros Skiymet fue instalado en la EARG en mayo de 2008 mediante convenio entre laFacultad de Ciencias Astronómicas y Geofı́sicas de la UNLP y North West Research Associates, DivisionColorado, con el objeto de realizar estudios de la atmósfera superior.La estructura y dinámica de la mesósfera y la baja termósfera (MBT, 75 a 110 km de altura) está deter-minada en gran medida por ondas de pequeña y gran escala que se propagan desde capas inferiores. Tantolos desplazamientos a gran escala, que incluyen mareas y ondas planetarias (OP) de perı́odos entre 2 y 30dı́as, como los de menor escala, en este caso las ondas de gravedad (OG), muestran una gran variabilidadestacional a causa de las variaciones estacionales del medio en que se originan y de aquel en el cual sepropagan [Fritts and Alexander, 2003]. Además, las OG y las mareas exhiben variaciones en función de lalongitud reflejando también la dependencia de la longitud de las fuerzas que las generan [Espy et al., 2006].Por lo tanto, la resultante de estos procesos presenta intensidades mayores en determinadas zonas.Posiblemente, la más notoria manifestación de estos fenómenos ocurre en el extremo sur de Sudamérica,en el pasaje de Drake y en la penı́nsula Antártica, entre los 30 o y 70 o de latitud Sur y los 30 o y 80 ode longitud Oeste. Las (migratorias) mareas semidiurnas alcanzan el máximo en la MBT entre los -40 oy -70 o de latitud [Hagan y Forbes, 2003], mientras que las variaciones de OG y las estimaciones de flujode momento predicen fuertes máximos en esa misma región, desde la estratósfera hasta la MBT [Wu andEckermann, 2008]. En varios casos, las fuentes de estos movimientos están claramente vinculadas a laselevaciones de los Andes australes y de la penı́nsula Antártica [Hertzog et al., 2008]. Algunos datos, quizásescasos, indican que las ondas de montaña (OM) alcanzarı́an aproximadamente los 100 km de altura bajocondiciones favorables de propagación [Smith et al., 2009]. Pero estas fuentes no explican totalmente lasgrandes variaciones y los flujos inferidos sobre el pasaje de Drake, sugiriendo que los esfuerzos de corte enel jet stream y el desbalance de flujo puede también contribuir significativamente a incrementar las OG enla región [Guest et al., 2000].Esta dinámica y la expectativa por detectar fuertes interacciones entre estos desplazamientos constituyeronla motivación para la instalación del detector Skiymet en Rı́o Grande, el cual ha sido diseñado para medirdirectamente las interacciones OG-mareas y OG-ondas planetarias y sus modulaciones de variaciones deOG y flujo de momento que, si bien aparecen en los modelos numéricos [Meyer, 1999], han sido pocoobservadas en la MBT [Espy et al., 2004], y por lo tanto no están aún confiablemente cuantificadas en losmodelos a gran escala [Fritts and Alexander, 2003].Estudio de meteorosLa ZDC es la fuente principal de los llamados Meteoros Esporádicos (ME). Los radiantes de los ME seagrupan en la esfera celeste en seis fuentes aparentes llamadas: Helión y Anti-helión, Apex Norte, Apex Sur,Toroidal Norte y Toroidal Sur. Este tipo de meteoros tiene una órbita, previa a su ingreso a la atmósfera,en general ya muy evolucionada o perturbada respecto a la órbita de su cuerpo progenitor, por lo que sehace muy complejo o imposible reconocer su origen.Las lluvias de meteoros, por el contrario, son principalmente el producto del proceso de pérdida de masa delos cometas. Por ello, la identificación y el estudio de lluvias de meteoros es extremadamente útil en muchosaspectos. Por ejemplo, sirven para acotar los modelos dinámicos de evolución cometaria, para estudiar lacomposición y estructura de los cometas, o la velocidad de eyección de las partı́culas [Jenniskens, 2008].Como sucede en otras ramas de la ciencia, el estudio de meteoros esporádicos y lluvias de meteoros seha desarrollado mayoritariamente en el hemisferio norte. Son escasos los relevamientos llevados adelantedesde latitudes australes, los últimos publicados son Galligan y Baggaley (2002a,b) y Younger et al. (2009),con cuatro y dos años de observaciones respectivamente. La continuidad de las observaciones es tambiénimportante, ya que las lluvias pueden presentar importantes variaciones en el tiempo [Jenniskens, 2006].En 2010 se complementó el detector Skiymet con dos estaciones remotas: una en el cabo Domingo, 14 kmal NW de la Estación Astronómica y la segunda en la zona de El Tropezón, 7 km al SW de la EARG. Estasdos instalaciones dotaron de capacidad para la determinación de órbitas.Los catálogos de lluvias de meteoros son importantes para establecer condiciones de la evolución orbital y elcarácter fı́sico de los Objetos Cercanos a la Tierra (NEO, Near-Earth Objects) [Badadzhanov et al.,2008].La sola determinación de la existencia de una lluvia es a menudo una tarea dificultosa. En particular paralas lluvias débiles donde las caracterı́sticas fı́sicas básicas (deriva del radiante, duración, distribución demasa) son difı́ciles de medir. La mayorı́a de las lluvias, en general muy débiles, requieren una larga seriede mediciones que permita separar la señal de la lluvia del fuerte ruido de fondo que suponen los meteorosesporádicos.En lo posible, es conveniente utilizar simultáneamente una red de cámaras ópticas. Estas, operando encondiciones nocturnas y de cielo despejado, permiten mayor rapidez en la identificación de lluvias débiles.Los detectores, sin embargo, que operan en cualquier condición durante las 24 hs compensan la menorexactitud geométrica con la posibilidad de muy grandes cantidades de mediciones. Es decir, ambas técnicasse complementan muy bien.