Detección de meteoros por radio

Detección de meteoros por radio

Se acerca el máximo de las Perseidas, tal vez por eso estás leyendo este artículo. Pero aquí no te hablaremos de cómo observar la lluvia de meteoros más famosa del año de manera convencional, saliendo al campo y mirando al cielo sin ayuda óptica, sino de cómo las observamos desde nuestra propia sede en  el Aula de Astronomía de Fuenlabrada a través de un sistema que recibe ecos de radar.

Este es un proyecto que nació en la Agrupación Astronómica Madrid Sur hace menos de un año. Partíamos de cero, sin ningún equipo ni experiencia previa, pero en tan poco tiempo los resultados obtenidos han superado nuestras expectativas más optimistas.

Antes de entrar a describir nuestra estación de recepción conviene recordar una característica esencial de los meteoros: además de producir un destello luminoso en el cielo, dejan a su paso una estela de material ionizado, procedente del propio meteoroide mientras se desintegra en la atmósfera y del aire que atraviesa. Los electrones libres de ese material ionizado son capaces de reflejar ondas de radio de determinadas frecuencias, como las que emite el radar de vigilancia espacial GRAVES ubicado en el norte de Francia, a unos 1.080 Km de nuestra estación. Debido a la curvatura de la Tierra, la señal de GRAVES no se puede recibir directamente en Fuenlabrada, pero sí cuando se refleja en la estela ionizada de un meteoro. GRAVES emite una señal a 143,050 MHz  con muy alta potencia, que nos permite recibir ecos muy brillantes.

Antenas emisoras del radar GRAVES

La estación de Fuenlabrada se compone de una antena tipo Yagi comercial, muy  parecida a las antiguas antenas de recepción de TV analógica (aunque las primeras pruebas se realizaron con antenas Yagi de construcción casera que dieron muy buenos resultados), un receptor de radio SDR adquirido en una famosa plataforma de venta online por menos de 50 €, y un PC sobre el que corre un software de libre distribución y código abierto llamado Echoes.

Antena de la estación del Aula de Astronomía de Fuenlabrada

La instalación y puesta en servicio de la estación del Aula de Astronomía de Fuenlabrada ha sido un trabajo conjunto de la Agrupación Astronómica Madrid Sur y el Grupo Kepler, con el apoyo del Ayuntamiento de Fuenlabrada.

Aunque la geometría de la reflexión de la señal y el diseño de la antena acotan la porción del cielo que se puede observar, no estamos limitados en horario ni por las condiciones meteorológicas o la fase de la Luna. Desde hace meses la estación de Fuenlabrada funciona de manera continua, día y noche, con muy pocas interrupciones por causas técnicas, registrando ecos de meteoros automáticamente.

Pero, ¿Cómo es un eco de radar de un meteoro?

Echoes, el software que manejamos, nos proporciona:

1. La curva de luz de radar del meteoro (línea roja en las gráficas) que representa potencia recibida en función del tiempo.

2. El espectrograma (panel central azul), que representa frecuencia en función del tiempo, con el que podemos ver desplazamientos de frecuencia sobre la frecuencia del radar debidas a efecto Doppler.

La información combinada de la curva de luz y el espectrograma nos permite  realizar algunas estimaciones de los parámetros del meteoro.

La mayor parte de los ecos no son más que un breve incremento del nivel de señal sobre el ruido de fondo, que dura menos de un segundo. Son producidos por meteoroides con masas de una fracción de miligramo y cuyo destello luminoso en la atmósfera es  generalmente imperceptible a simple vista. Técnicamente se denominan  ecos subdensos, por la baja densidad de electrones que hay en su estela.

Eco subdenso de intensidad elevada. En la mayor parte de los ecos subdensos el pico de la curva de luz (línea roja)  no es tan alto.

Meteoroides algo más grandes producen estelas con un mayor número de electrones, que tardan más tiempo en recombinarse y por tanto generan ecos de mayor duración. Reciben el nombre genérico de ecos sobredensos, y son mucho más variados que los ecos subdensos.

Eco sobredenso de duración intermedia
Eco sobredenso de larga duración

En algunos ecos sobredensos se puede distinguir claramente el eco del meteoroide como un impulso corto de alta intensidad seguido de un eco más largo debido a la estela sobredensa que deja detrás. Si la geometría es favorable, el eco del meteoroide presenta un desplazamiento Doppler considerable debido a su alta velocidad de entrada en la atmósfera proyectada sobre la línea de visión de la antena.

Eco con espectrograma en forma de “L”. La parte horizontal corresponde al eco del meteoroide, con evidente desplazamiento Doppler, mientras que la parte vertical se debe a la estela sobredensa

En épocas de alta actividad meteórica, como son las lluvias mayores, de las que las Perseidas es la más conocida por el público general, es más frecuente observar ecos sobredensos complejos y de muy larga duración (hemos registrado algunos de más de un minuto) que merecen estudios detallados.

Con el máximo de las Perseidas de este año esperamos aumentar nuestra base de datos de ecos y tras su estudio, sacar alguna conclusión de interés científico.

Eco sobredenso complejo
Estela sobredensa de muy larga duración (más de 30 segundos)

La estación del Aula de Astronomía de Fuenlabrada proporciona los datos a partir de los que se generan los sonidos que pueden escucharse en directo en la web del proyecto de ciencia ciudadana “Contadores de Estrellas”, del Instituto de Astrofísica de Canarias y la Universidad Politécnica de Madrid.

Enlace a Contadores de Estrellas

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