La mesosfera, a alturas entre 85 y 100 kilómetros sobre la superficie de la Tierra, contiene una capa de sodio atómico. Los astrónomos usan rayos láser para crear estrellas artificiales, o estrellas de guía láser LGS, en esta capa para mejorar la calidad de la astronomía.observaciones. En 2011, los investigadores propusieron que las estrellas de guía artificiales también podrían usarse para medir el campo magnético de la Tierra en la mesosfera. Un grupo internacional de científicos recientemente ha logrado hacer esto con un alto grado de precisión. La técnica también puede ayudar a identificarestructuras magnéticas en la litosfera de la Tierra sólida, para controlar el clima espacial y medir las corrientes eléctricas en la parte de la atmósfera llamada ionosfera.
Los astrónomos han estado utilizando láseres para generar estrellas artificiales durante los últimos 20 años. Un rayo láser se dirige desde el suelo hacia la atmósfera. En la capa de sodio, golpea átomos de sodio, que absorben la energía del láser y luego comienzan a"Los átomos emiten luz en todas las direcciones. Tales estrellas artificiales son apenas visibles a simple vista, pero se pueden observar con telescopios", explicó Felipe Pedreros Bustos, de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU. En relación con el trabajo en su doctoradoTesis, el físico nacido en Chile ha pasado cuatro años trabajando en el proyecto, que además de JGU involucra al Observatorio Europeo Austral ESO, la Universidad de California, Berkeley y Rochester Scientific en los EE. UU., el Instituto Nacional Italiano de Astrofísica INAF-OAR, y la Universidad de Columbia Británica en Vancouver, Canadá.
Las estrellas de guía artificial ayudan a los astrónomos a corregir las distorsiones de la luz que viaja a través de la atmósfera. La luz de la estrella de guía artificial se recoge en el suelo mediante telescopios, y la información se utiliza para ajustar el estado del tiempo en tiempo realespejos deformables de arte, que compensan las distorsiones y permiten obtener imágenes astronómicas de objetos astronómicos, hasta la resolución óptica, el llamado límite de difracción, del telescopio.
La precesión de los átomos de sodio revela la fuerza del campo magnético
Los participantes en el proyecto colaborativo están utilizando estrellas guía láser para medir el campo magnético de la Tierra. Una unidad de ESO LGS dedicada a la Investigación y el Desarrollo se encuentra en el Observatorio Roque de los Muchachos en La Palma, la isla más occidental de Canarias. La disponibilidad yEl uso de la unidad LGS ha permitido realizar los experimentos conjuntos reportados, que también apuntan a aumentar el brillo de las estrellas guía láser. Desde el observatorio, un rayo láser se dirige a la capa de sodio que excita y polariza los átomos haciendo la mayor parte desu punto de giro atómico en la misma dirección. Debido al efecto del campo magnético circundante, los giros atómicos polarizados giran alrededor de la dirección del campo magnético similar al movimiento de un giroscopio que se inclina desde la vertical, un fenómeno conocido como Larmorprecesión ". Una estrella guía se vuelve más brillante cuando la frecuencia de modulación de nuestro láser coincide con la frecuencia de precesión del sodio", explicó Pedreros Bustos.e La frecuencia de Larmor es proporcional a la intensidad del campo magnético. Podemos utilizar este método para medir el campo magnético de la Tierra en la capa de sodio ". El esquema de detección es similar al de un estroboscopio.
Por lo tanto, el grupo ha logrado utilizar una técnica de laboratorio fundamental y bien estudiada para observar el mundo natural. Llena un vacío en nuestro conocimiento del campo magnético de la Tierra al permitirnos hacer observaciones terrestres de la mesosfera, queantes era difícil de acceder. Hasta ahora, el campo magnético solo podía medirse directamente en el suelo, desde aviones, desde globos en la estratosfera o desde satélites.
En mayo de 2018, un grupo de investigación estadounidense-estadounidense había publicado hallazgos similares. Sin embargo, estas últimas mediciones son mucho más precisas, y los científicos esperan mejorarlas aún más utilizando láseres de mayor energía ". También podemos usar la técnica paraestimar procesos atómicos en la atmósfera, por ejemplo, con qué frecuencia el sodio colisiona con otros átomos como el oxígeno o el nitrógeno. Esto es algo que no se había hecho antes ", dijo Pedreros Bustos.
Esta técnica de medición de estrellas de guía artificial será particularmente útil en geofísica. Permitirá determinar los cambios en el campo magnético de la ionosfera de la Tierra causados por los vientos solares. Además, la observación de corrientes oceánicas y estructuras magnéticas a gran escala enel manto superior sería factible mediante la vigilancia continua del campo magnético de la Tierra a altitudes de 85 a 100 kilómetros.
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Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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