SISTEMA SOLAR Actividad Guiada 1: Práctica composición
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1. Column WAVE 1D Predefined Units micron 5 q _ _ _ _ XA a pa if different from preselected or use ComboBox for predefined ones Unit String micron Scaleg 1E 6 Dimeq Flux Coordinate Column FLUX 1D Predefined Units Jy N _ Edit if different from preselected or use ComboBox for predefined ones Unit String Jy LR Scaleg 1E 26 Dimeg Errors Spectral Flux Upper error None Upper error None 5 Lower error None 5 Lower error None E Figura 8 Abriendo un espectro para su visualizaci n con VOSpec espectral est seleccionada WAVE 1D con unidades en micron y en la de la coordenada de flujo FLUX 1D con unidades Jy y le damos a aceptar El espectro aparece representado en la ventana gr fica Recomendamos usar escala lineal en los dos ejes La herramienta tiene muchas funcionalidades pero aqu s lo describire mos aqu llas que tienen inter s para nuestra pr ctica Una descripci n m s completa puede encontrarse en el manual de usuario disponible en la p gina web http esavo esac esa int VOSpecManual o pinchando en el bot n de ayuda de la aplicaci n M ster en Astronom a y Astrof sica VIU 7 Instrucciones para clasificar espectros Vamos a utilizar la taxonom a de DeMeo 2009 para clasificar los espec tros Lo interesante es empezar a diferenciar primero entre los dos grandes grupos los que no tienen bandas de absorci n carbo2. 2 Bus S J amp Binzel R P 2002b Icarus 158 106 3 DeMeo Francesca E Binzel Richard P Slivan Stephen M Bus Schel te J 2009 Icarus 202 160 4 Tholen D J 1984 Ph D thesis AA Arizona Univ Tucson 5 Zellner B Tholen D J dz Tedesco E F 1985 Icarus 61 355 11
3. el rango visible En realidad para conocer bien la composici n mineral gica de un aste roide hace falta como m nimo extender las observaciones hacia el infrarrojo cercano hasta unas 2 5 um De hecho si queremos ser muy precisos lo ideal es cubrir tambi n hasta unas 3 5 micras dado que hay muchos mine rales como los filosilicatos que son silicatos que se han visto alterados por la presencia de agua que tiene sus bandas de absorci n m s caracter sticas centradas a 3 micras En la Fig 6 tenemos un ejemplo de la taxonom a anterior la de Bus dz Binzel 2002a b pero extendida hasta 2 5 micras Esta es la taxonom a de DeMeo 2009 En la Fig 6 se pueden ver claramente los dos grandes grupos de carbon ceos a la izquierda y rocosos a la derecha pero con muchas sub clases Los asteoride tipo V por Vesta tienen dos bandas de absorci n M ster en Astronom a y Astrof sica VIU car cteristicas a 0 9 y 2 0 micras debidas a la presencia de piroxeno silica to Los asteroide tipo A tienen tambi n una banda centrada a 1 0 micras que se debe al olivino tambien un silicato Los tipo D tienen una pendiente muy roja y se cree que es debido a la presencia de org nicos Los tipo B tienen una pendiente azul la B viene de Blue y todav a no se sabe muy bien qu tipo de materiales producen este tipo de espectro Figura 6 Extensi n de las clases taron micas por DeMeo 2009 a partir de espectros d
4. moleculares o minerales espec ficas En la Fig 1 se muestra los espectros de reflexi n de varias especies mi nerales m s comunes en las superficies de los asteroides rocosos y en los meteoritos Cada especie presenta su caracter stica espectral distintiva Por ejemplo la olivina presenta una banda ancha de absorci n centrada en 1 um formada por la superposici n de tres bandas individuales mientras que el piroxeno muestra un par de absorciones cerca de 1 y 2 um cuya posici n M ster en Astronom a y Astrof sica VIU depende entre otras cosas del mayor o menor contenido de calcio y hierro del mineral Muchos meteoritos y presumiblemente la mayor a de los asteroides es t n compuestos por una mezcla de dos o m s minerales 4 Espectro de reflexi n de un asteroide En la Fig 2 tenemos un ejemplo de un espectro de un asteroide una estrella an loga solar y el resultado de dividir el uno por el otro Los datos son en el visible tomados con el espectr grafo CAFOS en el 2 2m de Calar Alto usando el grisma R 400 que tiene una resoluci n de 9 65 A pixel ASTEROID 10000 T T T T 4055 Magellan ADUs e 8 Wavelength A SOLAR ANALOG 18000 T 7 T T T SA 11036 14000 f 12000 f 10000 f ADUS 8000 f zan ka o h 1 1 1 re L 5000 6000 7000 8000 9300 100c Vlavelangt1 A Figura 2 Panel de arriba Ejemplo de espectro de un asteroide Panel de ab
5. SISTEMA SOLAR Actividad Guiada 1 Pr ctica composici n mineral gica de asteroides M ster en Astronom a y Astrof sica Profesor VIU Juan Guti rrez Soto e mail juan gutierrezQcampusviu es M ster en Astronom a y Astrof sica VIU ndice Objetivo 1 Introducci n 1 Caracter sticas espectrales de los minerales m s frecuentes 1 Espectro de reflexi n de un asteroide Clasificaci n taxon mica los tipos espectrales 4 El programa VOSPEC visualizaci n de espectros 7 Instrucciones para clasificar espectros 10 9 Bibliograf a 11 M ster en Astronom a y Astrof sica VIU 1 Objetivo a Familiarizarse con los espectros de los asteroides Conocer los diferentes tipos de asteroides a partir de su espectro y su relaci n con las especies minerales Saber clasificar los espectros de los asteroides seg n su clase taxon mica 2 Introducci n Los asteroides son cuerpos celestes que orbitan alrededor del Sol y que no poseen atm sfera detectable compuestos principalmente por materia les rocosos o met licos En la actualidad hay catalogados unos 400 000 y se diferencian en tama o masa per odo de rotaci n forma y composici n superficial Estas propiedades se pueden determinar por medio de t cnicas astrom tricas fotom tricas y espectrosc picas En esta actividad guiada nos centramos en la composici n de los asteroides y sus propiedades mineral gi cas a
6. a jo Espectro de una estrella an loga solar Las unidades son cuentas ADUs vs Amstrongs Como se puede ver el espectro del asteroide y el de la estrella an loga solar son muy parecidos Eso es porque hay que quitar la contribuci n de la M ster en Astronom a y Astrof sica VIU luz solar en el espectro del asteroide Recordad que los asteroides no emiten luz La luz y por tanto el espectro observado es un espectro de reflexi n Por tanto se divide el espectro del asteroide por el de la estrella an loga solar obteniendo el espectro de la Fig ASTEROID 1 3 T T T T T 4055 Magellan 1 2 1 1 tante m 0 9 0 8 Relative Refle 0 7 0 6 li 1 L 5000 6000 7000 8000 9000 10000 Wavelength A Figura 3 Espectro de reflexi n de un asteroide tipo V En este caso dado que se trata de un asteroide tipo V es decir un aste roide compuesto principalmente por silicatos como el piroxeno y el olivino podemos ver la tipica banda de absorci n centrada en torno a 9000 A y que es debida a dichos silicatos La forma de los espectros de reflexi n de los asteroides nos ayuda a determinar de qu est compuesta su superficie 5 Clasificaci n taxon mica los tipos espectrales Cuando empezaron a tomarse espectros en el visible se cre una taxo nom a usando letras para diferenciar los diferentes tipos de materiales que se pueden encontrar en la superficie de estos cuerpos La primera
7. e reflexi n en el rango visible e infrarrojo 6 El programa VOSPEC visualizaci n de espectros VOSpec es una herramienta de Observatorio Virtual para la visualiza ci n y an lisis de espectros y distribuciones espectrales de energ a desarro llada por el equipo de Observatorio Virtual de la Agencia Espacial Europea ESAVO Como todas las aplicaciones VO VOSpec se comunica e inter acciona con otras herramientas que siguen este protocolo As por ejemplo es posible enviar los espectros en forma de tabla a la aplicaci n TOPCAT para trabajar con ellas Podemos lanzar VOSpec desde la direcci n web http esavo esa int vospec M ster en Astronom a y Astrof sica VIU VOSpec File Edit View Operations Plastic SAMP Help EDT Aa i s glo e e x x a saje E ib Log Target Ra Dec Size 1 Query mess Flux Unit VOSpec Spectral Analysis Tool wm212 E 15F r 7 r 7 T 7 7 r 7 pa A IA E AN _1ta4t En al Redshift 050 O 5 i E 13t J De reddening En AL J XV ooo O igi T SR x E 11 Y axis error Y E y X axis error Y A 1 0 Graphic Mode 0 9L S L L i L y i 4 1 E pri E o6 08 10 12 14 16 18 20 22 24 Wavelength micronJinear 1 0 Le ima eA E ol x ol X 1 ol x ol x ol xX T ol xX bha Spectra List Local Data 7 5 View y kan 8 566E 1 1 35609E0 RETRIEVE Jm Unmark All JEQ Reset Figura 7 La herramienta VOSpec La ven
8. n ceos complejo C y los que tienen silicatos complejo S Una vez que sepamos si pertenece a un grupo u otro buscamos otros indicios del tipo 1 Si no tiene bandas y tiene una pendiente muy roja pues ser un tipo D 2 Si no tiene bandas pero la pendiente es neutra seguramente un C si es azul pues ser un B 3 Si tiene solamente una banda en torno a 1 micra seguramente ser un tipo A 4 Si tienen dos bandas a 0 9 y 1 9 muy profundas es un tipo V 5 Si tienen dos bandas pero no son muy profundas es un tipo S Ficheros que hay que descargarse DeMeo tar gz En el fichero van las 24 clases taxon micas en formato fits asteroides tar gz Contiene 118 espectros de asteroides en formato fits Se puede usar VOSpec para superponer dos espectros a la vez clase de DeMeo y espectro de asteroide para determinar mejor la clase taxon mica TAREA PARA EL PORTAFOLIOS Determina la clase taxon mi ca de 10 espectros de entre los 118 espectros que hay en el fichero asteroides tar gz Usa VOSpec y las clases taxon micas de DeMeo 10 M ster en Astronom a y Astrof sica VIU que est n en el fichero DeMeo tar gz Intenta encontrar al menos las clases taxon micas D C B S A y V de DeMeo 2009 Esta pr ctica se ha realizado gracias a la inestimable ayuda de Julia de Leon a quien le agradecemos enormemente Bibliograf a 1 Bus S J amp Binzel R P 2002a Icarus 158 146
9. partir de su espectro en el visible y en el infrarrojo 3 Caracter sticas espectrales de los minerales m s frecuentes La caracterizaci n de la composici n del material de la superficie de un asteroide se basa en la interpretaci n de propiedades de diagn stico obser vables para determinar la presencia abundancia y o composici n de una o m s especies minerales o qu micas Estas especies minerales se analizan en el laboratorio empleando espectros de transmisi n y reflexi n simulan do diferentes ngulos de visi n y de incidencia variando la temperatura el tama o de grano los porcentajes de las fases minerales cuando se trata de mezclas etc Todas estas calibraciones nos ayudan a caracterizar el espectro de reflexi n del asteroide que vamos a estudiar M ster en Astronom a y Astrof sica VIU Reflectividad Espectral 05 10 15 20 25 Longitud de Onda um Figura 1 Espectros de reflexi n de varios minerales o agrupaciones de minerales de importancia meteor tica a Reflectividades espectrales de olivina Ol plagioclasa Pal piroreno Px y metal hierro n quel FeNi As pues la espectroscop a de reflexi n en el visible y el infrarrojo cer cano es la t cnica indirecta m s sensible y m s com nmente empleada para caracterizar la composici n de los asteroides Las caracter sticas de diagn s tico en estos espectros provienen de transiciones vibracionales y electr nicas dentro de especies
10. tana principal de la aplicaci n tiene el aspecto que se muestra en la Fig 7 La parte principal es una gr fica donde aparecen representados los espectros En la parte superior e inferior de sta aparecen sendas filas de bo tones con diversas funcionalidades Usando los desplegables de la izquierda podemos variar las unidades de longitud de onda y de flujo seleccionar los espectros a representar y elegir si queremos representar el espectro como puntos o como una l nea hay que pinchar en el bot n view para visualizar los espectros con los cambios seleccionados Debajo de la fila inferior de botones aparece la lista de los espectros que tenemos cargados tanto loca les local data como del VO o resultado de las operaciones que vayamos realizando Para cargar los espectros que tenemos almacenados localmente hemos de pinchar en el bot n Open spectrum el de la carpeta ubicado en la parte superior de la ventana Al hacerlo se abre una nueva ventana donde podemos navegar en nuestro sistema de archivos Al seleccionar el fichero fits con el espectro de nuevo se abre una ventana Fig 8 Nos aseguramos que el tipo de fichero sea spectrum fits 1D que en la columna de la coordenada M ster en Astronom a y Astrof sica VIU Edit Spectra File URL oides asteroides a000009 new sp75 fits Type spectrum fits1D Description icion asteroides asteroides a000009 new sp75 fits Spectral Coordinate
11. y la m s conocida es la taxonom a de Tholen 1984 desa rrollada a partir de un survey de unos 800 asteroides En vez de espectros utiliz 8 filtros desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano Eight Color Asteroid Survey y defini 14 clases dibujados en la Fig M ster en Astronom a y Astrof sica VIU Figura 4 clases taron micas definidas por Tholen 1984 a partir de colores es pectrofotom tricos Zellner et al 1985 En la Fig 4 los espectros de la izquierda son los que llamamos carbo n ceos complejo C y corresponden a asteroides cubiertos de material oscuro tipo carbono elementos opacos como la magnetita incluso elemen tos org nicos Son asteroides m s primitivos y menos procesados Los de la derecha los llamamos rocosos porque est n compuestos principalmente por silicatos complejo S sobre todo piroxenos feldespatos y olivinos Su superficie es m s brillante y son m s f ciles de caracterizar por la presencia de las bandas de absorci n Utilizando espectros en vez de colores de m s de 1300 asteroides Bus amp Binzel 2002a b hicieron una extensi n de la taxonom a de Tholen de finiendo nuevas sub clases hasta tener un total de 22 Se pueden ver en la Fig M ster en Astronom a y Astrof sica VIU Figura 5 Extensi n de las clases taron micas de Tholen realizada por Bus 3 Binzel 2002a 2002b a partir de espectros de reflexi n en
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