¿Ha fotografiado el Hubble a Venus en el IR cercano? Si es así, ¿cómo se compara con la nueva y emocionante imagen de Parker Solar Probe?

Parker Solar Probe de Phys.org ofrece una vista impresionante de Venus que incluye la siguiente imagen tomada por Parker Solar Probe durante su sobrevuelo de asistencia gravitacional más reciente de Venus mientras continúa deshaciéndose de la energía para acercarse cada vez más al Sol.

Aparentemente la imagen sorprende porque muestra características de la superficie del planeta, lo cual no se esperaba que sucediera.

El artículo dice:

" WISPR capturó efectivamente la emisión térmica de la superficie de Venus", dijo Brian Wood, astrofísico y miembro del equipo WISPR del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. en Washington, DC "Es muy similar a las imágenes adquiridas por la nave espacial Akatsuki en longitudes de onda del infrarrojo cercano. "

Esta sorprendente observación envió al equipo de WISPR de regreso al laboratorio para medir la sensibilidad del instrumento a la luz infrarroja. Si WISPR puede captar longitudes de onda de luz del infrarrojo cercano, la capacidad imprevista brindaría nuevas oportunidades para estudiar el polvo alrededor del Sol y en el sistema solar interior. Si no puede captar longitudes de onda infrarrojas adicionales, entonces estas imágenes, que muestran firmas de características en la superficie de Venus, pueden haber revelado una "ventana" previamente desconocida a través de la atmósfera de Venus.

"De cualquier manera", dijo Vourlidas, "nos esperan algunas oportunidades científicas emocionantes".

Akatsuki_ (nave espacial) de Wikipedia dice que tenía:

  • Cámara Lightning y Airglow (LAC, 552-777 nm)
  • Generador de imágenes ultravioleta (UVI, 283–365 nm)
  • Cámara infrarroja de onda larga (LIR, 10 μm)
  • La cámara infrarroja de 1 μm (IR1, 0,90–1,01 μm) está tomando imágenes de la radiación de calor del lado nocturno emitida por la superficie de Venus y ayuda a los investigadores a detectar volcanes activos, si es que existen. Mientras estaba en el lado diurno, detectó la radiación solar del infrarrojo cercano (0,90 μm) reflejada por las nubes medias. No disponible para observación después de diciembre de 2016 debido a una falla electrónica. (referencias)
  • La cámara infrarroja de 2 μm (IR2, 1,74–2,32 μm) estudió la opacidad de las nubes bajas del lado nocturno hasta la emisión térmica desde la superficie y la atmósfera más profunda. También detectó en el lado diurno la banda de CO2 a 2,02 μm, que se puede utilizar para inferir la altitud de la parte superior de las nubes. Finalmente, se utilizó el filtro de 1,65 μm durante la fase de crucero para estudiar la luz zodiacal. No disponible para observación después de diciembre de 2016 debido a una falla electrónica.
  • Oscilador ultraestable (USO) para realizar experimentos de ocultación de radio.

Wikipedia da la temperatura promedio de la superficie de Venus como 737 K, que es 464 °C. He trazado una distribución de Planck para esa temperatura a continuación.

Venus es lo suficientemente caliente como para que la radiación térmica se pueda encontrar en el "IR cercano" y no solo en el "IR térmico", lo que explica la combinación de términos en el artículo.

Wide-Field Imager for Solar Probe Plus (WISPR) (de pago, pero también se encuentra aquí y aquí ) ofrece las especificaciones de las dos cámaras que componen WISPR:

Table 4 WISPR Optical Design

                             Spectral    Entrance                        RMS Spot 
                   FOV      Range (nm)  Pupil (mm)   F#    # of lenses   Size (µm)
                ---------   ----------  ----------  -----  -----------   ---------
Inner Telescope 40◦ × 40◦    490–740      7.31      3.83     5-element       19
Outer Telescope 58◦ × 58◦    475–725      8.08      4.04     6-element       20

Con cortes nominales a 725 y 740 nm, uno podría no esperar captar mucha luz radiante de la superficie de Venus en comparación con la luz solar reflejada de las nubes en estos rangos espectrales, ¡de ahí la emoción!

La página del JPL de la NASA Venus Cloud Tops Viewed by Hubble tiene una imagen de Venus tomada por el Hubble en ultravioleta.

Pregunta: ¿Ha fotografiado el Hubble a Venus en el IR cercano? Si es así, ¿cómo se compara con la nueva imagen de Parker Solar Probe?

El telescopio espacial Hubble de Wikipedia proporciona un rango espectral de WFC3 de 0,2 a 1,7 μm ( WFC2 era de 120 a 1000 nm), por lo que si hay un filtro que coincide con cualquier ventana espectral de la atmósfera de Venus involucrada en esto, es posible que el efecto puede haber sido visto antes.

ingrese la descripción de la imagen aquí

El pie de foto de la figura dice:

Al pasar por Venus en julio de 2020, el instrumento WISPR de Parker Solar Probe, abreviatura de Wide-field Imager for Parker Solar Probe, detectó un borde brillante alrededor del borde del planeta que puede ser un resplandor nocturno: luz emitida por átomos de oxígeno en lo alto de la atmósfera. que se recombinan en moléculas en el lado oscuro. La característica oscura prominente en el centro de la imagen es Aphrodite Terra, la región montañosa más grande en la superficie de Venus.Las rayas brillantes en WISPR, como las que se ven aquí, generalmente son causadas por una combinación de partículas cargadas, llamadas rayos cósmicos, luz solar reflejada por granos de polvo espacial y partículas de material expulsadas de las estructuras de la nave espacial después del impacto con ese polvo. granos La cantidad de rayas varía a lo largo de la órbita o cuando la nave espacial viaja a diferentes velocidades, y los científicos todavía están discutiendo sobre los orígenes específicos de las rayas aquí. La mancha oscura que aparece en la parte inferior de Venus es un artefacto del instrumento WISPR.

Crédito: NASA/Johns Hopkins APL/Laboratorio de Investigación Naval/Guillermo Stenborg y Brendan Gallagher

ingrese la descripción de la imagen aquí

Confieso que tengo algunas dudas sobre la afirmación de que "estamos viendo emisiones desde la superficie". Por lo que puedo decir, el generador de imágenes de Akatsuki no ve emisiones de la superficie en ninguno de sus filtros de infrarrojo cercano; todo viene de las nubes, a decenas de kilómetros de altura. (Y de todos modos, esperaría que cualquier emisión térmica se vea abrumada por la radiación solar reflejada).
Un artículo reciente sobre imágenes de Akatsuki de Venus: researchgate.net/publication/…
@PeterErwin cada planeta tiene un lado nocturno, ¿no? Del Wikiblurb citado: "La cámara infrarroja de 1 μm (IR1, 0,90–1,01 μm) está tomando imágenes de la radiación de calor del lado nocturno emitida por la superficie de Venus" .
Supongo que esta es una imagen diurna. (Se supone que WISPR es sensible a ∼ 480 − 750 nm, entonces, ¿por qué apuntarías al lado nocturno de Venus?)
El artículo de @PeterErwin Phys.org dice: "WISPR está diseñado para tomar imágenes de la corona solar y la heliosfera interna en luz visible, así como imágenes del viento solar y sus estructuras a medida que se acercan y vuelan cerca de la nave espacial. En Venus, la cámara detectó un borde brillante alrededor del borde del planeta que puede ser un resplandor nocturno: luz emitida por átomos de oxígeno en lo alto de la atmósfera que se recombinan en moléculas en el lado oscuro". Es un instrumento flexible, destinado a obtener imágenes de "cosas brillantes difusas en el espacio" en lugar de discos planetarios. En Venus, creo que solo lo apuntarías al lado nocturno.
Tienes razón en que a 1,01 micras, el canal IR1 de Akatsuki puede ver alguna emisión térmica desde la superficie ( stp.isas.jaxa.jp/venus/docs/vco.pdf ). Pero eso es solo en el lado nocturno, y sospecho que 1,01 micrones está más allá de la sensibilidad plausible del sensor WISPR de todos modos.
Está bien, estaba equivocado; el artículo menciona que es una vista "nocturna" de Venus,
Si bien la Q1 parece responderse con una pregunta a continuación, la Q2 es críptica. Parece que pretendes ver una superficie en virtud de su emisión solamente, pero el reflejo de los rayos del sol te permitirá imaginar ese punto de todos modos. Ver lo que probablemente quiere decir es posible a simple vista. Eso es todo. Para hacerlo más fácil, para detectar un campo verde, necesita la luz del sol. El principio es el mismo en el ir, con la diferencia de que el campo se ve en la oscuridad. Entonces, en mi opinión, la pregunta debería ser cómo podemos estar seguros de que las características están basadas en superficies y no provienen de las nubes.
@Alchimista Escribí eso antes de llegar a la conclusión de que este es el lado de la noche y no del día. Simplemente lo borraré; No es necesario explicarme cómo funciona la luz.
@uhoh, lo siento, pero acabo de comentar tu pregunta. Parecía que algo irradiado no se puede ver, al menos en la primera versión de la pregunta que planteabas para "ver" una superficie, que no se puede "iluminar". Eso obviamente no es cierto y he comentado sobre eso. No tengo idea de lo que sabes de la luz, y parecía que no sabías o te saltaste momentáneamente ese punto.
@Alchimista Hay varios problemas simultáneos que involucran tanto una posible ventana de transmisión espectral inesperada en los filtros de al menos una de las cámaras, como también una posible ventana de transmisión espectral inesperada en la atmósfera. Hay escenarios viables para esta imagen inesperada tanto en imágenes diurnas como nocturnas, pero desde entonces hemos verificado que es una imagen nocturna ya que la exposición estaba destinada a observar otras señales ópticas débiles de la atmósfera y la ionosfera circundante. La región oscura se ha identificado específicamente como una característica geográfica, por lo que no son "nubes".
@Alchimista esto no está relacionado en su mayoría, pero es más o menos lo contrario; las estrechas y oscuras líneas solares de Fraunhofer (absorción) permiten a las naves espaciales con estrechas ventanas de transmisión espectral obtener imágenes de la débil fluorescencia de las moléculas de clorofila en las hojas de la Tierra durante el día space.stackexchange.com/a/33823/12102
@uhoh interesante. Ese es el punto. En realidad, todo esto me hace pensar en cómo distinguimos la superficie y la atmósfera en un objeto lejano. Me refiero a que una imagen de la Tierra es fácil de interpretar porque sabemos cómo se ven las nubes. Pero para Venus, ¿qué es exactamente lo que nos permite discernir los dos? ¿Se trata de suposiciones y combinaciones de varios conocimientos?
@Alchimista tal vez mi respuesta no sea tan emocionante, pero Venus ha sido mapeado con gran detalle por radar, por lo que los científicos planetarios que estudian Venus (¿Venusólogos?, ¿Venenomers?) ya tendrán una idea de cómo se ven las nubes y estarán preparados para reconocer características de la superficie cuando se les presentan. Aquellos asociados con la misión de la nave espacial tendrán fácil acceso a la ruta del sobrevuelo y las longitudes visibles en el momento en que se tomó la foto, para que puedan hacer una comparación directa. Estoy totalmente desconcertado por Júpiter y Saturno que parecen tener estructuras reales pero son solo gas en remolino.
@uhoh seguro que el radar está ahí. También se pueden tomar fotografías en diferentes momentos. :) mi curiosidad era un poco ingenua
@Alchimista Creo que siempre ha habido un "foco de atención" público en Marte, por lo que todo el trabajo que se ha realizado en Venus es mucho menos popularizado y apreciado.
@uhoh ¡Interesante! Pero es realmente la superficie de Aphrodite Terra, con una emisión de aproximadamente 1000-2000 nm, ¿por qué debería haber una "ventana" previamente desconocida?
@uhoh Si esos son los contornos de Aphrodite Terra, entonces al norte debería haber otra montaña. ¡No hay! ¿Esas características brillantes no podrían ser un brillo nocturno también?
@Cornelis cuando publiqué esta pregunta, la imagen fue una sorpresa. Tengo entendido que no estaban seguros de si había una ventana espectral inesperada en la atmósfera o en los filtros de la cámara . El corte de onda larga del silicio no es nítido. Es aproximadamente 1100 nm, pero la temperatura, el dopaje y, hasta cierto punto, el grosor pueden tener un efecto. Esta figura de la parte superior de la página seis en los fotodiodos de Si de Hamamatsu sugiere un poco de sensibilidad hasta 1200 nm, pero no se dan condiciones.
@Cornelis en este comentario menciono que los filtros se aplicaron como recubrimientos directamente a las superficies de las lentes. Es posible que si los recubrimientos tuvieran un grosor incorrecto o no fueran uniformes, es posible que no bloqueen completamente las longitudes de onda más largas como se esperaba. Tenemos que esperar y ver, pero el diseño del filtro de interferencia es complicado y es realmente difícil bloquear completamente una amplia gama de longitudes de onda usando solo interferencia. Incluso un pequeño error de fabricación puede provocar una cancelación incompleta y, por lo tanto, alguna "fuga"
@Cornelis en lo que respecta a los accidentes geográficos, no tengo ni idea. Si tiene alguna idea sobre eso, lo que estamos viendo en la imagen, tal vez pueda agregar una respuesta útil complementaria comparando lo que dice el título de la imagen en la pregunta con un buen mapa de Venus, para que podamos ver lo que son hablando sobre.
Gracias por todos los comentarios informativos, esa cifra podría explicarlo. He leído en este artículo, earthweb.ess.washington.edu/space/ESS495/venus_arney.pdf , que el brillo del oxígeno en el aire es de 1,27 m m y que un 1.0 m La ventana m tiene el 96 % de la superficie de emisión térmica, por lo que creo que deberían sorprenderse más al ver ese brillo de aire.
@Cornelis ¡Oh, eso es increíble! ¡Qué buena presentación, gracias! Ellos (muy aproximadamente) tomaron imágenes de la superficie de Venus desde la Tierra mirando espectralmente a través de las nubes.

Respuestas (1)

Esta página web, "Esta es la razón por la que el telescopio espacial Hubble solo miró a Venus unas pocas veces (y por qué miró a la Luna en su lugar)", parece una muy buena respuesta a su pregunta principal (nota: "MAST" = Archivo Mukulski para telescopios espaciales ):

Solo unas pocas veces el telescopio espacial Hubble miró a Venus según MAST. Una vez en 1995 con la cámara planetaria y de campo ancho 2 (WFPC2) y el espectrógrafo de alta resolución (HRS), la segunda vez fue STIS [un espectrógrafo óptico] en 2013.

Entonces, las dos imágenes WFPC2 F218W y F255W [near-UV] que tenemos de Venus con el telescopio espacial Hubble son quizás las únicas imágenes nítidas de Venus por Hubble.

Y, por supuesto, la razón de esta escasez no es demasiado misteriosa:

La primera regla para los telescopios espaciales (no solares): no mires al sol. Esta regla es la razón por la cual el telescopio espacial Hubble miró a Venus solo unas pocas veces. Venus es uno de los planetas interiores y el Telescopio Espacial Hubble está en una órbita alrededor de la Tierra. Encontrarás a Venus siempre en el cielo de la tarde y la mañana porque Venus se ve cerca del sol desde nuestra posición. Mirar de cerca al sol con un telescopio espacial es arriesgado. Si algo sale mal durante una observación de este tipo, sería el fin del telescopio.

Entonces, aparentemente no hay imágenes de infrarrojo cercano con HST .

¡Gracias por tu publicación! Bien, sí, esta parece ser la respuesta a mi pregunta. Busqué a través de MAST lo suficiente como para obtener "se muestran 1 filas, pero hay 2 disponibles", lo que parece confirmar lo que dice la publicación del blog. Tendremos que estar atentos a esto para ver qué revelan las nuevas pruebas de las (presuntamente) versiones de respaldo de las cámaras en la Tierra sobre los filtros; tal vez tengan algunas oscilaciones adicionales por debajo de sus límites nominales.
Tengo la impresión (al leer un poco) de que WISPR no tiene ningún filtro, por lo que puede ser una cuestión de si el sensor es más sensible en el borde del IR cercano de lo que suponían.
Con rangos espectrales de 490–740 y 475–725 para las dos cámaras (ver pregunta), ¡no veo cómo se puede lograr esto sin un filtro en alguna parte! actualización: el documento que cito en la pregunta dice "El paso de banda para cada telescopio se selecciona mediante una combinación de filtros de corte de longitud de onda larga/corta depositados en superficies de lentes internas similares a SECCHI/HI".
¿Ha fotografiado el Hubble a Venus en el IR cercano? Si es así, ¿cómo se compara con la nueva y emocionante imagen de Parker Solar Probe?
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