Polvo cósmico, clasifiación y propiedades

El polvo cósmico es una sustancia presente en el espacio, formada por partículas que tienen un tamaño inferior a los 100 µm. El límite de los 100 micrómetros se establece para distinguir los meteoroides, que son cuerpos que superan este tamaño y pueden llegar a medir hasta 50 m. Sin embargo, estos límites no son rígidos.

Este polvo se encuentra en todo el universo, incluyendo nuestro sistema solar, aunque su densidad es muy baja. La densidad se refiere al número de partículas por metro cúbico y varía dependiendo de si el polvo es de origen cometario o de disco circumplanetario (donde es más denso) o si es de origen interestelar o intergaláctico (donde es menos denso).

 

Introducción

El polvo cósmico, conocido también como polvo extraterrestre o polvo espacial, se encuentra tanto en el espacio exterior como en todo el planeta Tierra. La mayoría de las partículas de polvo cósmico tienen un tamaño que oscila desde unas pocas moléculas hasta 0,1 μm. Una pequeña fracción de todo el polvo presente en el espacio está compuesta por minerales refractarios de mayor tamaño, los cuales se formaron cuando la materia se alejó de las estrellas.

A esta porción se le denomina "polvo de estrellas" y se aborda en una sección aparte a continuación. La densidad del polvo que llega a la Tierra es aproximadamente de 10^(-6) partículas por metro cúbico, y cada grano tiene una masa que varía entre 10^(-16) kg (0.1 pg) y 10^(-4) kg (100 mg).

El polvo cósmico presenta distintas ubicaciones astronómicas, pudiendo clasificarse en polvo intergaláctico, polvo interestelar, polvo interplanetario (como en la nube zodiacal) y polvo circumplanetario (como en los anillos planetarios). En el Sistema Solar, el polvo interplanetario es responsable del fenómeno conocido como luz zodiacal.

Las fuentes de polvo en el Sistema Solar incluyen polvo cometario, polvo asteroidal, polvo del cinturón de Kuiper y polvo interestelar que atraviesa nuestro sistema. Sin embargo, la terminología no se aplica específicamente a los materiales encontrados en el planeta Tierra, a excepción del polvo que se ha demostrado que ha caído sobre él.

Se estima que aproximadamente 40,000 toneladas de polvo cósmico llegan a la superficie de la Tierra cada año. En octubre de 2011, se descubrió que el polvo cósmico contiene materia orgánica compleja, sólidos orgánicos amorfos con una estructura mixta aromático-alifática, que podría formarse de manera natural y rápida en estrellas.

En agosto de 2014, los científicos anunciaron la recolección de posibles partículas de polvo interestelar mediante la nave espacial Stardust, la cual regresó a la Tierra en 2006. En marzo de 2017, se informó que se han identificado partículas de polvo extraterrestre en todo el planeta Tierra. Según uno de los investigadores, una vez que supo qué buscar, las encontró en todas partes.

Propiedades radiativas

La interacción de las partículas de polvo con la radiación electromagnética depende de su sección transversal, la longitud de onda de la radiación y las características propias del grano, como su índice de refracción y tamaño. El proceso de radiación de una partícula individual se conoce como su emisividad, la cual está influenciada por el factor de eficiencia del grano. Además, es necesario especificar si la emisividad se debe a la extinción, dispersión, absorción o polarización. Las curvas de emisión de radiación proporcionan información importante para identificar la composición de las partículas de polvo que emiten o absorben.

Las partículas de polvo pueden dispersar la luz de manera no uniforme. La dispersión hacia adelante implica que la luz se desvía ligeramente por difracción fuera de su trayectoria original desde la estrella o la fuente de luz solar, mientras que la dispersión hacia atrás implica una reflexión de la luz.

La dispersión y la extinción (o atenuación) de la radiación brindan información útil sobre los tamaños de los granos de polvo. Por ejemplo, si en los datos se observa que el objeto o los objetos son mucho más brillantes en luz visible dispersada hacia adelante que en luz visible dispersada hacia atrás, esto indica que una fracción significativa de las partículas tiene un diámetro aproximado de un micrómetro.

La dispersión de la luz de los granos de polvo es notable en fotografías de larga exposición en el rango visible, especialmente en nebulosas de reflexión, y proporciona pistas sobre las propiedades de dispersión de la luz de las partículas individuales. En longitudes de onda de rayos X, muchos científicos están investigando la dispersión de los rayos X por el polvo interestelar, y algunos han sugerido que las fuentes astronómicas de rayos X podrían presentar halos difusos debido a la presencia de polvo.

Clasificación

El polvo cósmico se clasifica en diferentes categorías según su ubicación y origen. A continuación, se presentan las principales clasificaciones del polvo cósmico:

1. Polvo intergaláctico: Es el polvo que se encuentra entre las galaxias en el espacio intergaláctico. Este polvo es extremadamente tenue y se cree que está compuesto principalmente por partículas muy pequeñas.
2. Polvo interestelar: Se encuentra en el espacio entre las estrellas dentro de una galaxia. Este polvo está compuesto por partículas más grandes que las del polvo intergaláctico y puede tener una variedad de composiciones, como silicatos, carbono y hielo de agua.
3. Polvo interplanetario: Este polvo está presente en nuestro Sistema Solar y se encuentra en el espacio entre los planetas. Puede estar compuesto por una mezcla de materiales, incluyendo partículas de asteroides, cometas y restos de colisiones.
4. Polvo circumplanetario: Es el polvo que se encuentra en los sistemas de anillos alrededor de planetas. Está compuesto por partículas que van desde pequeños granos hasta fragmentos más grandes.

Además de estas clasificaciones, el polvo cósmico también puede ser categorizado según su tamaño, composición y propiedades físicas, como su capacidad para absorber, dispersar o polarizar la radiación electromagnética.

Es importante tener en cuenta que estas clasificaciones no son totalmente independientes, ya que el polvo puede moverse y mezclarse entre diferentes regiones del cosmos debido a procesos como la radiación, el viento estelar y los eventos de formación estelar.