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Los astrónomos detectan posibles asteroides "interestelares"

Ciencia Educacion5/21/2018
que giran hacia atrás alrededor del sol
El objeto de tres kilómetros de ancho está cerca de Júpiter; futura nave espacial podría visitar si se confirma su estado


Scientific American
Los astrónomos detectan posibles asteroides "interestelares"
Esta imagen, tomada en 2005, muestra las consecuencias inmediatas de una colisión entre una sonda y el cometa Tempel 1 durante la misión Deep Impact de la NASA. Los científicos ahora están considerando una misión similar a un objeto diferente, 2015 BZ509, un asteroide cerca de Júpiter que puede haber venido de otra estrella. Crédito de la imagen: NASA / JPL-Caltech / UMD

Por Lee Billings, para Scientific American Mayo 21 de 2018


Desde tiempos inmemoriales, las personas que contemplan el cielo nocturno soñaron con tender la mano para tocar las estrellas. Pero hoy sabemos que incluso los más cercanos están tan lejos que la luz misma, la cosa más rápida conocida, toma varios años para hacer el viaje. El sueño de tal visita parece tan remoto como las estrellas mismas — a menos que, tal vez, las estrellas nos envíen de alguna manera emisarios.

Sorprendentemente, eso puede estar sucediendo. El año pasado, los astrónomos descubrieron un curioso cuerpo al que llamaron 'Oumuamua', que atravesaba el sistema solar demasiado rápido como para quedar atrapado en las garras gravitacionales del sol; su trayectoria confirmó que era un viajero interestelar, expulsado de su sistema desconocido hace mucho tiempo para derivar solo a través de la galaxia. 'Oumuamua fue el primero de su tipo en ser observado, y ahora puede tener otra contraparte recién descubierta mucho más cerca de casa.

Los investigadores Fathi Namouni del Observatorio Côte d'Azur en Francia y Helena Morais de la Universidad Estatal de São Paulo en Brasil dicen haber identificado un asteroide interestelar que, en lugar de atravesar, de alguna manera se estableció en nuestro sistema solar. Si se confirma, el descubrimiento abriría la posibilidad de que las misiones robóticas visiten e investiguen una pieza de otro sistema planetario sin siquiera abandonar nuestro hogar estelar. Los hallazgos fueron publicados el lunes en los avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

"Esto muestra que el sistema solar alberga objetos que nacieron alrededor de otras estrellas", sostiene Morais. "Por lo tanto, la materia en otros sistemas estelares podría influir en la evolución de nuestro propio sistema solar". Eso, a su vez, complicaría los escenarios que los científicos han reunido para explicar algunos de los misterios más fundamentales de nuestro sistema solar, como el tiempo detallado y la mecánica de formación de planetas, la entrega de agua y moléculas orgánicas a la Tierra, e incluso la génesis de la vida. En lugar de originarse aquí, por ejemplo, ¿podría la vida haber hecho autostop después de formarse en otra parte de la galaxia? Cada vez que los astrónomos encuentran una roca espacial que podría ser un inmigrante interestelar, crece la necesidad de tomar en serio esas ideas lejanas.

HACIA ATRÁS EN LA ÓRBITA, HACIA ATRÁS EN EL TIEMPO


Descubierto a finales de 2014 a través del telescopio Pan-STARRS en Hawai, el objeto fue bautizado provisionalmente como BZ509 2015. Apenas se sabe nada de eso, salvo por su tamaño (unos tres kilómetros de ancho) y su órbita, que es casi idéntica a la de Júpiter. Casi, es decir, salvo por un detalle importante — la órbita de BZ509 es hacia atrás o retrógrada, lo que significa que se mueve en la dirección opuesta a las órbitas prograde de casi todo lo demás que rodea al sol.

Este retroceso va en contra del giro fundamental en sentido antihorario que nuestro sistema solar heredó de hace más de 4.500 millones de años, cuando nuestra estrella y sus planetas se unieron por primera vez de un disco giratorio de gas y polvo. El estado retrógrado de BZ509 es doblemente extraño cerca de Júpiter porque la influencia gravitacional del planeta gigante tendería a hacer que dicha órbita dure poco, lanzando el objeto fuera del sistema solar o hacia el sol dentro de milenios. Se cree que tales interacciones con los planetas gigantes son la principal forma en que los objetos pequeños se vuelven interestelares en primer lugar. Tal vez, los científicos inicialmente especulaban, la extraña órbita de BZ509 se debió a su origen en la nube de Oort — una enorme reserva de cometas eyectados por Júpiter y los otros planetas gigantes a los límites exteriores del sistema solar, donde pueden ser perturbados por estrellas que pasan. Si este fuera el caso con BZ509, sin embargo, lo estaríamos viendo en un punto extremadamente especial y raro en su historia: un breve momento de estabilidad orbital ilusoria que pronto decaerá en caos.

Sin embargo, no se detectaron emisiones tipo cometa de BZ509, y está en resonancia con Júpiter, sincronizada periódicamente en unos 175 millones de kilómetros de las cimas de las nubes del planeta gigante — solo cerca y con la suficiente frecuencia para que Júpiter proporcione regularmente remolcadores suaves que manteniendo su órbita estable durante al menos un millón de años. Entonces, ¿cómo llegó BZ509 allí? ¿Y cuánto tiempo permanecerá?

Para descubrirlo, Namouni y Morais construyeron una máquina de tiempo virtual. Utilizaron una supercomputadora para simular los movimientos posibles de un millón de clones digitales de BZ509, cada uno con parámetros orbitales ligeramente diferentes que reflejan el conocimiento limitado de los astrónomos de la órbita del objeto real. Ejecutando su simulación hacia atrás a través de miles de millones de años de tiempo virtual, vieron casi todos los clones sucumbir a la inestabilidad orbital. Pero hace 4.500 millones de años — rebobinando el reloj hasta que el sistema solar tenía menos de 100 millones de años — vieron 46 clones restantes, girando en órbitas estables.

Si BZ509 ha estado realmente en su órbita retrógrada tanto tiempo, sería anterior a la línea de tiempo generalmente aceptada para la formación de la nube de Oort en más de tres mil millones de años, haciendo que la nube sea una fuente inverosímil. En cambio, razonan Namouni y Morais, la gravedad de nuestro sol debe haber capturado el objeto después de que fuera de algún modo expulsado del alcance de una estrella vecina cercana. Tal estrella probablemente habría sido un hermano de nuestro sol nacido junto a nosotros en una "guardería estelar" — una nebulosa llena de gas y polvo formadores de estrellas. Hace mucho tiempo, los movimientos galácticos dispersaron a esta progenie por todas partes, pero parece que los remanentes pueden permanecer en nuestra puerta hoy.

"No esperábamos que el asteroide se mantuviera unido a Júpiter y que aguantaría allí durante 4.500 millones de años, ¡pero lo hizo!", Dice Namouni. "Dado que la órbita del asteroide estaba justo allí como está ahora —en retrógrado y en la misma resonancia con Júpiter— no puede haber nacido en el sistema solar".

UN ORIGEN INTERESTELAR—QUIZÁS


El argumento de Namouni y Morais se basa en la idea de que, en promedio, las probabilidades están en contra de que tengamos la suerte de presenciar cualquier asteroide en algún momento extremadamente especial de su historia. Namouni expresa esto como una regla simple: "Si tenemos dos órbitas posibles para el asteroide —una estable más allá de la edad del sistema solar, y una que es inestable después de, digamos, 10 millones de años— entonces es la estable que representa la realidad órbita física ".

Pero los críticos dicen que este razonamiento "nada especial" corta en ambos sentidos. Namouni y Morais aún no han modelado la probabilidad de que un asteroide interestelar sea capturado en una órbita retrógrada estable con Júpiter, y para el caso no han proporcionado ningún escenario detallado, paso a paso, de cómo exactamente podría ocurrir esto. "La probabilidad de una captura como esta es ciertamente bastante baja. Pero ¿qué tan bajo es? ", Pregunta Scott Tremaine, un astrofísico del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton que no participó en el trabajo. "Para un flujo realista de material interestelar, ¿la captura ocurre con suficiente frecuencia como para hacer plausible el descubrimiento de dicho objeto?" En términos de probabilidad, un origen interestelar para BZ509 podría ser extremadamente especial en comparación con otras alternativas raras pero más probables, dice Tremaine . Especula que BZ509 podría haber surgido a través de "alguna combinación de un encuentro cercano con Júpiter y una colisión" con otro objeto.

No todos los escenarios posibles son tan prosaicos. Konstantin Batygin, un astrofísico de Caltech, que no está involucrado en el trabajo, sugiere una posibilidad descabellada: el Planeta Nueve, un mundo hipotético de 10 masas terrestres aún más allá de Plutón que Batygin propuso en 2016 con el astrónomo de Caltech, Mike Brown, inevitablemente " contaminar "el sistema solar con objetos retrógrados como BZ509 a medida que se desplaza a través del sistema solar exterior. "Entonces, ¿necesitas dibujar (BZ509) desde el medio interestelar? No—Planet Nine te lo daría gratis ", dice Batygin. "La interpretación interestelar es una posibilidad; La dinámica inducida por Planet-Nine proporciona una alternativa ".

Además, dice Tremaine, la idea de que BZ509 simplemente proviene de la nube de Oort no puede descartarse fácilmente, en parte porque no hay buenas razones para creer que el objeto fue capturado hace 4.500 millones de años o antes (antes de la formación estimada de la nube de Oort alrededor de uno hace mil millones de años). "Si estos objetos se capturan a un ritmo constante y todos sobreviven, sí, uno esperaría que haya llegado uno típico hace unos miles de millones de años", dice. "Pero si la mayoría de los objetos capturados se pierden en escalas de tiempo mucho más cortas como se esperaba, los típicos que veríamos serían más jóvenes".

Incluso si BZ509 proviene de la nube de Oort, contrarresta Namouni, aún podría haberse originado más allá del sistema solar — porque la nube de Oort en sí misma podría estar compuesta en gran parte por cometas capturados del espacio interestelar. Un origen interestelar para la nube de Oort solo pudo haber ocurrido antes de hace 4.500 millones de años, cuando nuestro sol recién nacido todavía estaba incrustado en su cuarto estelar — un escenario decididamente no estándar, pero consistente con la datación de Namouni y Morais de BZ509 hasta el amanecer del sistema solar

EL LADRILLO Y EL CAMIÓN


La certeza sobre los orígenes de BZ509 solo puede provenir de estudios de seguimiento. Esto implicaría específicamente búsquedas de intrusos interestelares adicionales, que Namouni y Morais predicen que deberían acumularse en órbitas aproximadamente perpendiculares al plano en el que los planetas conocidos orbitan al sol. Entonces, dice Morais, "sería muy interesante analizar la composición de este objeto y otros candidatos inmigrantes", para buscar firmas químicas de sus nacimientos alrededor de soles extraños y viajes posteriores a través de los espacios entre las estrellas. "Cuanto más identificamos los asteroides interestelares en el sistema solar", agrega Morais, "más entendemos su influencia en su evolución".

Para BZ509 en particular, dice, "una misión interplanetaria robótica es altamente deseable y factible, porque el asteroide no está lejos de la Tierra". Y, de hecho, tales misiones ya están en fases embrionarias de planificación. Después de que 'Oumuamua irrumpiera en el sistema solar en 2017, los científicos comenzaron a estudiar cómo podrían interceptarse y estudiarse dichos objetos.

El enfoque más realista también es el más barato y fácil, según lo expuesto en un artículo de los astrofísicos de la Universidad de Yale Darryl Seligman y Greg Laughlin. Con una advertencia temprana suficiente por parte de los telescopios terrestres, se podría lanzar una sonda en el camino de cualquier asteroide interestelar similar a Oumuamua en el futuro cuando alcance su punto más cercano a la Tierra. El asteroide se movería demasiado rápido para que la sonda coincida con su velocidad, pero la sonda podría expulsar un "impactador" fuerte para golpear al objeto mientras vuela por ahí— "es como tirar un ladrillo frente a una camioneta a alta velocidad", dice Seligman. El impacto expulsaría una pluma del interior del objeto que tanto la sonda como los observadores de la Tierra podrían estudiar telescópicamente. (Por cierto, la NASA ya realizó una misión como esta en 2005, cuando su nave espacial Deep Impact levantó y estudió una pluma del cometa común Tempel 1.)

Debido al movimiento retrógrado de BZ509, dice Seligman, el enfoque de estilo de impacto profundo sería ideal. Enviar una nave espacial para aterrizar suavemente sobre el objeto o en órbita sería extremadamente difícil, ya que una sonda de este tipo tendría que quemar grandes cantidades de combustible para cancelar su velocidad prograda. Pero las velocidades relativas de un "ladrillo" progrado en el camino de un "camión" retrógrado serían enormes, lo suficiente como para producir fácilmente una enorme pluma.

"Lo bueno de BZ509 es que no se va de nuestro sistema solar, mientras que con un objeto similar a Oumuamua simplemente obtienes una oportunidad", dice Seligman. "Así que realmente puedes tomarte tu tiempo y planear el mejor punto en su órbita para alcanzarlo". Aún así, dice, cualquier misión BZ509 es poco probable que despegue pronto, dada la incertidumbre sobre el verdadero origen del objeto. "El caso de que BZ509 sea interestelar se ve bien y es convincente, pero la gente probablemente todavía encuentre otras formas de explicar su órbita retrógrada — no es lo mismo que tener un objeto disparando a través de nuestro sistema solar como lo hizo Oumuamua".



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