La predicción del impacto de asteroides es la predicción de las fechas y horas en que los asteroides impactan la Tierra , junto con las ubicaciones y la gravedad de los impactos.
El proceso de predicción del impacto sigue tres pasos principales:
Además, aunque no forma parte estrictamente del proceso de predicción, una vez que se ha pronosticado un impacto, es necesario dar una respuesta adecuada. [2]
La mayoría de los asteroides son descubiertos por una cámara en un telescopio con un amplio campo de visión . El software de diferenciación de imágenes compara una imagen reciente con otras anteriores de la misma parte del cielo, detectando objetos que se han movido, iluminado o aparecido. Estos sistemas suelen realizar algunas observaciones por noche, que pueden vincularse a una determinación muy preliminar de la órbita . Esto predice posiciones aproximadas durante las próximas noches, y luego se pueden realizar seguimientos con cualquier telescopio lo suficientemente potente como para ver el objeto recién detectado. Los cálculos de las intersecciones de órbitas se realizan luego mediante dos sistemas independientes, uno ( Sentry ) de la NASA y el otro ( NEODyS ) de la ESA .
Los sistemas actuales sólo detectan la llegada de un objeto cuando varios factores son los correctos, principalmente la dirección de aproximación con respecto al Sol, el clima y la fase de la Luna. El resultado es una tasa general de éxito baja (alrededor del 1%), que es peor cuanto más pequeños son los objetos. [nota 1] Se han predicho con años de antelación algunos cuasi accidentes de asteroides de tamaño mediano, con una pequeña posibilidad de que realmente choquen con la Tierra, y un puñado de pequeños impactadores reales han sido detectados con éxito con horas de antelación. Todo esto último azotó la naturaleza o el océano y no hirió a nadie. La mayoría de los impactos se deben a objetos pequeños y no descubiertos. Rara vez atacan una zona poblada, pero cuando lo hacen pueden causar daños generalizados . El rendimiento en la detección de objetos más pequeños está mejorando a medida que se actualizan los sistemas existentes y se incorporan otros nuevos, pero el problema del punto ciego al que se enfrentan todos los sistemas actuales alrededor del Sol sólo puede superarse mediante un sistema espacial dedicado o descubriendo objetos en una órbita anterior. aproximación a la Tierra muchos años antes de un posible impacto.
En 1992, un informe a la NASA recomendó un estudio coordinado (bautizado como Spaceguard ) para descubrir, verificar y proporcionar observaciones de seguimiento de los asteroides que cruzan la Tierra . [3] Esta encuesta fue escalada para descubrir el 90% de todos los objetos de más de un kilómetro en 25 años. Tres años más tarde, otro informe de la NASA recomendó estudios de búsqueda que descubrirían entre el 60% y el 70% de los objetos cercanos a la Tierra de período corto de más de un kilómetro en diez años y obtendrían un 90% de integridad en cinco años más. [4]
En 1998, la NASA adoptó formalmente el objetivo de encontrar y catalogar, para 2008, el 90% de todos los objetos cercanos a la Tierra (NEO) con diámetros de 1 km o más que podrían representar un riesgo de colisión para la Tierra. La métrica de 1 km de diámetro se eligió después de que un estudio considerable indicara que el impacto de un objeto de menos de 1 km podría causar daños locales o regionales significativos, pero es poco probable que cause una catástrofe mundial. [3] El impacto de un objeto mucho mayor de 1 km de diámetro bien podría provocar daños en todo el mundo que podrían llegar hasta la extinción de la raza humana . El compromiso de la NASA ha resultado en la financiación de una serie de esfuerzos de búsqueda de objetos cercanos a la Tierra, que lograron avances considerables hacia la meta del 90% para la fecha prevista de 2008 y también produjeron la primera predicción exitosa de un impacto de asteroide (el TC de 4 metros de 2008). 3 fue detectado 19 horas antes del impacto). Sin embargo, el descubrimiento en 2009 de varios OCT de aproximadamente 2 a 3 kilómetros de diámetro (por ejemplo, 2009 CR 2 , 2009 HC 82 , 2009 KJ , 2009 MS y 2009 OG ) demostró que aún quedaban objetos grandes por detectar.
Tres años más tarde, en 2012, se descubrió el asteroide 367943 Duende, de 40 metros de diámetro , y se predijo con éxito que se acercaría nuevamente a la Tierra, pero sin colisionar, solo 11 meses después. Esta fue una predicción histórica ya que el objeto estaba sólo20 m × 40 m y, como resultado, fue monitoreado de cerca. El día de su máxima aproximación y por coincidencia, un asteroide más pequeño también se acercaba a la Tierra, de forma imprevista y sin ser detectado, desde una dirección cercana al Sol. A diferencia de 367943 Duende estaba en curso de colisión e impactó la Tierra 16 horas antes de que pasara 367943 Duende , convirtiéndose en el meteoro de Chelyabinsk . Hirió a 1.500 personas y dañó más de 7.000 edificios, elevando el perfil de los peligros de incluso los impactos de asteroides pequeños si ocurren sobre áreas pobladas. Se estima que el asteroide tenía 17 m de diámetro.
En abril de 2018, la Fundación B612 declaró: "Es 100 por ciento seguro que seremos golpeados [por un asteroide devastador], pero no estamos 100 por ciento seguros de cuándo". [5] También en 2018, el físico Stephen Hawking , en su último libro Breves respuestas a las grandes preguntas , consideró que la colisión de un asteroide era la mayor amenaza para el planeta. [6] [7] [8] En junio de 2018, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de EE. UU. advirtió que Estados Unidos no está preparado para un evento de impacto de asteroide, y desarrolló y publicó el Plan de Acción de la Estrategia Nacional de Preparación para Objetos Cercanos a la Tierra para prepararse mejor. [9] [10] [11] [12] [13]
El primer paso para predecir impactos es detectar asteroides y determinar sus órbitas. Encontrar objetos débiles cercanos a la Tierra contra las estrellas mucho más numerosas del fondo es en gran medida una aguja en una búsqueda en un pajar. Esto se logra mediante estudios del cielo diseñados para descubrir asteroides cercanos a la Tierra. A diferencia de la mayoría de los telescopios que tienen un campo de visión estrecho y un gran aumento, los telescopios de rastreo tienen un campo de visión amplio para escanear todo el cielo en un período de tiempo razonable con suficiente sensibilidad para captar los débiles objetos cercanos a la Tierra que están buscando. para.
Los estudios centrados en objetos cercanos a la Tierra vuelven a visitar la misma zona del cielo varias veces seguidas. Luego se puede detectar el movimiento utilizando técnicas de diferenciación de imágenes . Todo lo que pasa de una imagen a otra sobre un fondo de estrellas se compara con un catálogo de todos los objetos conocidos y, si aún no se conoce, se informa como un nuevo descubrimiento junto con su posición exacta y el momento de observación. Esto luego permite a otros observadores confirmar y agregar datos sobre el objeto recién descubierto. [1] [14]
Los estudios de asteroides se pueden clasificar como estudios de catalogación , que utilizan telescopios más grandes para identificar asteroides más grandes mucho antes de que se acerquen notablemente a la Tierra, o estudios de advertencia , que utilizan telescopios más pequeños para buscar asteroides más pequeños dentro de varios millones de kilómetros de la Tierra. Los sistemas de catalogación se centran en encontrar asteroides más grandes con años de antelación y escanean el cielo lentamente (del orden de una vez al mes), pero profundamente. Los sistemas de alerta se centran en escanear el cielo con relativa rapidez (del orden de una vez por noche). Por lo general, no pueden detectar objetos que sean tan débiles como los sistemas de catalogación, pero no pasarán por alto un asteroide que se ilumina dramáticamente durante unos pocos días cuando pasa muy cerca de la Tierra. Algunos sistemas comprometen y escanean el cielo aproximadamente una vez por semana. [ cita necesaria ]
Para asteroides más grandes (> 100 ma 1 km de diámetro), la predicción se basa en catalogar el asteroide, años o siglos antes de que pudiera impactar. Esta técnica es posible porque su tamaño los hace lo suficientemente brillantes como para ser vistos desde larga distancia. Por lo tanto, sus órbitas pueden medirse y predecirse cualquier impacto futuro mucho antes de que se acerquen a la Tierra. Este largo período de advertencia es importante ya que el impacto de un objeto de 1 km causaría daños en todo el mundo y se necesitaría alrededor de una década de anticipación para desviarlo lejos de la Tierra. En 2018, el inventario está casi completo para los objetos de tamaño kilométrico (alrededor de 900) que causarían daños globales, y aproximadamente un tercio está completo para los objetos de 140 metros (alrededor de 8500) que causarían daños regionales importantes. [nota 2] [nota 3] [14] [15] [16] La eficacia de la catalogación está algo limitada por el hecho de que una parte de los objetos se ha perdido desde su descubrimiento, debido a observaciones insuficientes para determinar con precisión sus órbitas. .
Los objetos cercanos a la Tierra más pequeños se cuentan por millones y, por lo tanto, impactan la Tierra con mucha más frecuencia, aunque obviamente con mucho menos daño. La gran mayoría permanece sin descubrir. [16] Rara vez pasan lo suficientemente cerca de la Tierra como para volverse lo suficientemente brillantes como para observarlos, por lo que la mayoría solo puede observarse a unos pocos millones de kilómetros de la Tierra. Por lo tanto, normalmente no se pueden catalogar con mucha antelación y sólo se puede advertir sobre ellos con unas pocas semanas o días de antelación.
Los mecanismos actuales para detectar asteroides durante su aproximación se basan en telescopios terrestres con amplios campos de visión. Actualmente, estos pueden monitorear el cielo como máximo cada dos noches y, por lo tanto, pasan por alto la mayoría de los asteroides más pequeños que son lo suficientemente brillantes como para detectarlos durante menos de dos días. Estos asteroides muy pequeños impactan con mucha más frecuencia en la Tierra que los más grandes, pero causan pocos daños. Por lo tanto, omitirlos tiene consecuencias limitadas. Mucho más importante es que los telescopios terrestres no ven la mayoría de los asteroides que impactan en el lado diurno del planeta y no detectan ni siquiera los más grandes. Estos y otros problemas significan que muy pocos impactos se predicen con éxito (consulte §Eficacia del sistema actual y §Mejora de la predicción de impactos). [14]
Los asteroides detectados por los sistemas de alerta están demasiado cerca de su momento de impacto potencial para desviarlos lejos de la Tierra, pero todavía hay tiempo suficiente para mitigar las consecuencias del impacto evacuando y preparando de otro modo el área afectada. Los sistemas de alerta también pueden detectar asteroides que han sido catalogados exitosamente como existentes, pero cuya órbita no estaba suficientemente determinada para permitir una predicción de dónde se encuentran ahora.
A continuación se enumeran los principales estudios centrados en OCT, junto con los futuros telescopios que ya están financiados.
Originalmente, todas las encuestas se agruparon en una parte relativamente pequeña del hemisferio norte. Esto significó que alrededor del 15% del cielo en la declinación extrema del Sur nunca fue monitoreado, [17] y que el resto del cielo del Sur se observó durante una temporada más corta que el cielo del Norte. Además, como las horas de oscuridad son menores en verano, la falta de equilibrio entre los estudios entre el Norte y el Sur significó que el cielo se escaneara con menos frecuencia en el verano del Norte. Los telescopios ATLAS que ahora operan en el Observatorio Astronómico de Sudáfrica y el observatorio El Sauce en Chile ahora cubren este espacio en el sureste del mundo. [18] [17] Una vez que esté terminado, el Gran Telescopio de Estudios Sinópticos mejorará la cobertura existente del cielo austral. El Telescopio de Vigilancia Espacial de 3,5 m , que originalmente también se encontraba en el suroeste de los Estados Unidos , fue desmantelado en 2017 y trasladado a Australia Occidental . Una vez terminado, también debería mejorar la cobertura global. La construcción se retrasó debido a que el nuevo sitio se encuentra en una región de ciclones , pero se completó en septiembre de 2022. [19] [20]
ATLAS, el "Sistema de Última Alerta de Impacto Terrestre de Asteroides" utiliza cuatro telescopios de 0,5 metros. Dos están ubicados en las islas hawaianas , en Haleakala y Mauna Loa , uno en el Observatorio Astronómico de Sudáfrica y otro en Chile. [18] [28] [22] Con un campo de visión de 30 grados cuadrados cada uno, los telescopios examinan el cielo observable hasta una magnitud aparente de 19 con 4 exposiciones cada noche. [29] [30] El estudio ha estado operativo con los dos telescopios de Hawái desde 2017, y en 2018 obtuvo financiación de la NASA para dos telescopios adicionales ubicados en el hemisferio sur. Se esperaba que su construcción tardara 18 meses. [31] Sus ubicaciones en el sur brindan cobertura del 15% del cielo que no se puede observar desde Hawaii, y combinados con los telescopios del hemisferio norte brindan una cobertura ininterrumpida del cielo nocturno ecuatorial (la ubicación en Sudáfrica no solo está en el lado opuesto hemisferio a Hawaii, pero también en longitud opuesta). [28] El concepto ATLAS completo consta de ocho de sus telescopios Wright - Schmidt de 50 centímetros de diámetro f/2 , repartidos por todo el mundo para una cobertura de 24 horas al día del cielo nocturno completo.
En 1998, Catalina Sky Survey (CSS) reemplazó a Spacewatch en el estudio del cielo para la Universidad de Arizona . Utiliza dos telescopios, un telescopio reflector Cassegrain de 1,5 m en la cima del Monte Lemmon (también conocido como estudio por derecho propio, Mount Lemmon Survey ) y un telescopio Schmidt de 0,7 m cerca del Monte Bigelow (ambos en Tucson, Arizona). área en el suroeste de los Estados Unidos ). Ambos sitios utilizan cámaras idénticas que proporcionan un campo de visión de 5 grados cuadrados en el telescopio de 1,5 m y de 19 grados cuadrados en el Catalina Schmidt. El telescopio reflector Cassegrain tarda de tres a cuatro semanas en estudiar todo el cielo y detectar objetos más débiles que la magnitud aparente de 21,5. El telescopio de 0,7 m tarda una semana en completar un estudio del cielo, detectando objetos más débiles que la magnitud aparente 19. [32] Esta combinación de telescopios, uno lento y otro mediano, ha detectado hasta ahora más objetos cercanos a la Tierra que cualquier otro estudio individual. . Esto muestra la necesidad de combinar diferentes tipos de telescopios.
CSS solía incluir un telescopio en el hemisferio sur, el Siding Spring Survey . Sin embargo, las operaciones finalizaron en 2013 después de que se interrumpiera la financiación. [33]
El Observatorio Kiso utiliza un telescopio Schmidt de 1,05 m en el monte Ontake, cerca de Tokio , en Japón . [34] A finales de 2019, el Observatorio Kiso añadió un nuevo instrumento al telescopio, "Tomo-e Gozen", diseñado para detectar objetos que se mueven y cambian rápidamente. Tiene un amplio campo de visión (20 grados cuadrados ) y escanea el cielo en solo 2 horas, mucho más rápido que cualquier otro estudio a partir de 2021. [35] [36] Esto lo coloca directamente en la categoría de estudio de advertencia. Para escanear el cielo tan rápido, la cámara captura 2 fotogramas por segundo, lo que significa que la sensibilidad es menor que la de otros telescopios de medición métrica (que tienen tiempos de exposición mucho más largos), lo que da una magnitud límite de sólo 18. [37] [38 ] Sin embargo, a pesar de no poder ver objetos más tenues que son detectables por otros estudios, la capacidad de escanear todo el cielo varias veces por noche le permite detectar asteroides que se mueven rápidamente que otros estudios pasan por alto. Como resultado, ha descubierto una cantidad significativa de asteroides cercanos a la Tierra (por ejemplo, ver Lista de asteroides cercanos a la Tierra en 2021 ).
El Gran Telescopio de Rastreo Sinóptico (LSST) es un telescopio reflector de rastreo de campo amplio con un espejo primario de 8,4 metros, actualmente en construcción en Cerro Pachón en Chile . Examinará todo el cielo disponible cada tres noches. Las operaciones científicas comenzarán en 2022. [39] Al escanear el cielo relativamente rápido pero también ser capaz de detectar objetos de hasta magnitud aparente 27, debería ser bueno para detectar objetos cercanos que se mueven rápidamente, así como excelente para objetos más grandes y lentos que se mueven rápidamente. actualmente más alejado.
Un telescopio infrarrojo espacial de 0,5 m planificado para estudiar el Sistema Solar en busca de asteroides potencialmente peligrosos . [40] El telescopio utilizará un sistema de enfriamiento pasivo y, a diferencia de su predecesor NEOWISE , no sufrirá una degradación del rendimiento debido a la falta de refrigerante. Sin embargo, todavía tiene una duración de misión limitada, ya que necesita usar propulsor para mantener la estación orbital a fin de mantener su posición en SEL1 . Desde aquí, la misión buscará asteroides ocultos a los satélites terrestres por el resplandor del Sol. Su lanzamiento está previsto para 2026. [23] [24]
El TELescopio de estudio de objetos cercanos a la Tierra ( NEOSTEL ) es un proyecto financiado por la ESA , que comienza con un prototipo inicial actualmente en construcción. El telescopio tiene un nuevo diseño de "ojo de mosca" que combina un único reflector con múltiples conjuntos de ópticas y CCD, lo que proporciona un campo de visión muy amplio (alrededor de 45 grados cuadrados ). Cuando esté completo, tendrá el campo de visión más amplio de cualquier telescopio y podrá observar la mayor parte del cielo visible en una sola noche. Si el prototipo inicial tiene éxito, está prevista la instalación de tres telescopios más en todo el mundo. Debido al novedoso diseño, el tamaño del espejo primario no es directamente comparable al de los telescopios más convencionales, sino que equivale a un telescopio convencional de 1 metro. [41] [42]
El telescopio en sí debería estar terminado a finales de 2019, y la instalación en el monte Mufara, Sicilia, debería estar completa en 2020, pero se retrasó hasta 2022. [25] [41] [43]
El Explorador de reconocimiento infrarrojo de campo amplio es un telescopio espacial de longitud de onda infrarroja de 0,4 m lanzado en diciembre de 2009, [44] [45] [46] y puesto en hibernación en febrero de 2011. [47] Se reactivó en 2013 específicamente para búsqueda de objetos cercanos a la Tierra en el marco de la misión NEOWISE . [48] En esta etapa, el refrigerante criogénico de la nave espacial se había agotado y por lo tanto solo se podían usar dos de los cuatro sensores de la nave espacial. Si bien esto ha dado lugar a nuevos descubrimientos de asteroides no vistos anteriormente desde telescopios terrestres, la productividad ha disminuido significativamente. En su año pico, cuando los cuatro sensores estaban operativos, WISE realizó 2,28 millones de observaciones de asteroides. En los últimos años, sin criógeno, NEOWISE suele realizar aproximadamente 0,15 millones de observaciones de asteroides al año. [21] La próxima generación de telescopios espaciales infrarrojos ha sido diseñada para que no necesiten refrigeración criogénica. [49]
Pan-STARRS , el "Telescopio de rastreo panorámico y sistema de respuesta rápida", actualmente (2018) consta de dos telescopios Ritchey-Chrétien de 1,8 m ubicados en Haleakala en Hawái . Ha descubierto una gran cantidad de nuevos asteroides, cometas , estrellas variables , supernovas y otros objetos celestes. [50] Su misión principal ahora es detectar objetos cercanos a la Tierra que amenacen con eventos de impacto , y se espera que cree una base de datos de todos los objetos visibles desde Hawaii (tres cuartos de todo el cielo) hasta la magnitud aparente 24. -La encuesta STARRS NEO busca en todo el cielo al norte de la declinación −47,5. [51] Se necesitan de tres a cuatro semanas para inspeccionar todo el cielo. [52] [53]
El Telescopio de Vigilancia Espacial (SST) es un telescopio de 3,5 m que detecta, rastrea y puede discernir objetos pequeños y oscuros en el espacio profundo con un sistema de amplio campo de visión . La montura SST utiliza una avanzada tecnología de servocontrol, que lo convierte en uno de los telescopios más rápidos y ágiles de su tamaño. [54] [55] Tiene un campo de visión de 6 grados cuadrados y puede escanear el cielo visible en 6 noches despejadas hasta una magnitud aparente de 20,5. Su misión principal es rastrear desechos orbitales. Esta tarea es similar a la de detectar asteroides cercanos a la Tierra, por lo que es capaz de realizar ambas cosas. [56]
El SST se desplegó inicialmente para pruebas y evaluación en el campo de misiles White Sands en Nuevo México . El 6 de diciembre de 2013, se anunció que el sistema del telescopio se trasladaría a la Estación de Comunicaciones Naval Harold E. Holt en Exmouth, Australia Occidental . La SST se trasladó a Australia en 2017, capturó la primera luz en 2020 y, después de un programa de pruebas de dos años y medio, entró en funcionamiento en septiembre de 2022. [57] [58]
Spacewatch fue uno de los primeros estudios del cielo centrado en encontrar asteroides cercanos a la Tierra, fundado en 1980. Fue el primero en utilizar sensores de imágenes CCD para buscarlos y el primero en desarrollar software para detectar objetos en movimiento automáticamente en tiempo real . Esto condujo a un enorme aumento de la productividad. Antes de 1990 se hacían unos cientos de observaciones cada año. Después de la automatización, la productividad anual se multiplicó por 100, lo que generó decenas de miles de observaciones por año. Esto allanó el camino para las encuestas que tenemos hoy. [27]
Aunque la encuesta todavía está en funcionamiento, en 1998 fue reemplazada por Catalina Sky Survey. Desde entonces, se ha centrado en dar seguimiento a los descubrimientos de otras encuestas, en lugar de hacer nuevos descubrimientos por sí misma. En particular, su objetivo es evitar que los PHO de alta prioridad se pierdan después de su descubrimiento. Los telescopios de rastreo miden 1,8 my 0,9 m. Los dos telescopios de seguimiento son de 2,3 my 4 m. [27]
La instalación transitoria de Zwicky (ZTF) se puso en servicio en 2018, reemplazando a la fábrica transitoria intermedia de Palomar (2009-2017). Está diseñado para detectar objetos transitorios que cambian rápidamente de brillo, por ejemplo supernovas , explosiones de rayos gamma , colisiones entre dos estrellas de neutrones , así como objetos en movimiento como cometas y asteroides . El ZTF es un telescopio de 1,2 m que tiene un campo de visión de 47 grados cuadrados , diseñado para obtener imágenes de todo el cielo del norte en tres noches y escanear el plano de la Vía Láctea dos veces cada noche hasta una magnitud límite de 20,5. [59] [60] Se espera que la cantidad de datos producidos por ZTF sea 10 veces mayor que la de su predecesor. [61]
Una vez que se descubre e informa sobre un nuevo asteroide , otros observadores pueden confirmar el hallazgo y ayudar a definir la órbita del objeto recién descubierto. El Centro de Planetas Menores (MPC) de la Unión Astronómica Internacional actúa como centro mundial de intercambio de información sobre las órbitas de los asteroides. Publica listas de nuevos descubrimientos que necesitan verificación y que aún tienen órbitas inciertas, y recopila las observaciones de seguimiento resultantes de todo el mundo. A diferencia del descubrimiento inicial, que normalmente requiere telescopios de campo amplio inusuales y costosos, se pueden utilizar telescopios comunes para confirmar el objeto, ya que ahora se conoce aproximadamente su posición. Hay muchos más de estos en todo el mundo, e incluso un astrónomo aficionado bien equipado puede contribuir con valiosas observaciones de seguimiento de asteroides moderadamente brillantes. Por ejemplo, el Observatorio Great Shefford, situado en el jardín trasero del aficionado Peter Birtwhistle , suele enviar miles de observaciones al Minor Planet Center cada año. [63] [21] No obstante, algunos estudios (por ejemplo CSS y Spacewatch) tienen sus propios telescopios de seguimiento dedicados. [27]
Las observaciones de seguimiento son importantes porque una vez que un estudio del cielo ha informado de un descubrimiento, es posible que no vuelva a observar el objeto durante días o semanas. En ese momento puede que sea demasiado débil para detectarlo y esté en peligro de convertirse en un asteroide perdido . Cuantas más observaciones y más largo sea el arco de observación , mayor será la precisión del modelo de órbita . Esto es importante por dos razones:
Evaluar el tamaño del asteroide es importante para predecir la gravedad del impacto y, por tanto, las acciones que deben tomarse (si corresponde). Con solo observaciones de la luz visible reflejada por un telescopio convencional, el objeto podría tener entre el 50% y el 200% del diámetro estimado y, por lo tanto, entre un octavo y ocho veces el volumen y la masa estimados. [64] Debido a esto, una observación de seguimiento clave es medir el asteroide en el espectro infrarrojo térmico (infrarrojo de longitud de onda larga), utilizando un telescopio infrarrojo . La cantidad de radiación térmica emitida por un asteroide junto con la cantidad de luz visible reflejada permite una evaluación mucho más precisa de su tamaño que simplemente su brillo en el espectro visible. Utilizando conjuntamente mediciones térmicas infrarrojas y visibles, un modelo térmico del asteroide puede estimar su tamaño con un margen de aproximadamente el 10% del tamaño real.
Un ejemplo de esta observación de seguimiento fue la de 3671 Dioniso realizada por UKIRT , el telescopio infrarrojo más grande del mundo en ese momento (1997). [65] Un segundo ejemplo fueron las observaciones de seguimiento del Observatorio Espacial Herschel de la ESA de 2013 de 99942 Apophis , que mostraron que era un 20% más grande y un 75% más masivo de lo estimado anteriormente. [66] Sin embargo, estos seguimientos son raros. Las estimaciones del tamaño de la mayoría de los asteroides cercanos a la Tierra se basan únicamente en la luz visible. [67]
Si el objeto fue descubierto inicialmente por un telescopio de rastreo infrarrojo, entonces estará disponible una estimación precisa del tamaño con seguimiento de luz visible y no será necesario el seguimiento infrarrojo. Sin embargo, ninguno de los telescopios terrestres enumerados anteriormente funciona en longitudes de onda térmicas infrarrojas. El satélite NEOWISE tenía dos sensores infrarrojos térmicos pero dejaron de funcionar cuando se acabó el criógeno . Por lo tanto, actualmente no existen estudios activos del cielo en infrarrojo térmico centrados en el descubrimiento de objetos cercanos a la Tierra. Hay planes para un nuevo telescopio de rastreo infrarrojo térmico basado en el espacio, la Misión de Vigilancia de Objetos Cercanos a la Tierra , cuyo lanzamiento está previsto para 2025.
La distancia mínima de intersección de órbitas (MOID) entre un asteroide y la Tierra es la distancia entre los puntos más cercanos de sus órbitas . Esta primera comprobación es una medida aproximada que no permite hacer una predicción del impacto, sino que se basa únicamente en los parámetros de la órbita y da una medida inicial de qué tan cerca de la Tierra podría llegar el asteroide. Si el MOID es grande entonces los dos objetos nunca se acercan el uno al otro. En este caso, a menos que la órbita del asteroide se altere de modo que el MOID se reduzca en algún momento en el futuro, nunca impactará la Tierra y puede ignorarse. Sin embargo, si el MOID es pequeño entonces es necesario realizar cálculos más detallados para determinar si se producirá un impacto en el futuro. Los asteroides con un MOID inferior a 0,05 AU y una magnitud absoluta superior a 22 se clasifican como asteroides potencialmente peligrosos . [68]
Una vez que se conoce la órbita inicial , las posiciones potenciales se pueden pronosticar con años de antelación y compararlas con la posición futura de la Tierra. Si la distancia entre el asteroide y el centro de la Tierra es menor que el radio de la Tierra , se predice un posible impacto. Para tener en cuenta las incertidumbres en la órbita del asteroide, se realizan muchas proyecciones futuras (simulaciones) con parámetros ligeramente diferentes dentro del rango de incertidumbre. Esto permite estimar un porcentaje de probabilidad de impacto. Por ejemplo, si se realizan 1.000 simulaciones y 73 resultan en un impacto, entonces la predicción sería un 7,3% de posibilidades de impacto. [69]
NEODyS (Near Earth Objects Dynamic Site) es un servicio de la Agencia Espacial Europea que proporciona información sobre objetos cercanos a la Tierra. Se basa en una base de datos mantenida de forma continua y (casi) automática de las órbitas de los asteroides cercanos a la Tierra. El sitio proporciona una serie de servicios a la comunidad NEO. El servicio principal es un sistema de seguimiento de impactos (CLOMON2) de todos los asteroides cercanos a la Tierra que abarca un período hasta el año 2100. [70]
El sitio web de NEODyS incluye una página de riesgos donde se muestran en una lista de riesgos todos los OCT con probabilidades de chocar contra la Tierra superiores a 10 −11 desde ahora hasta 2100. En el cuadro de la lista de riesgos los OCT se dividen en:
Cada objeto tiene su propia tabla de impactadores (IT) que muestra muchos parámetros útiles para determinar la evaluación de riesgos. [71]
El Sistema Sentry de la NASA escanea continuamente el catálogo MPC de asteroides conocidos, analizando sus órbitas en busca de posibles impactos futuros. [1] Al igual que NEODyS de la ESA , ofrece una lista de posibles impactos futuros, junto con la probabilidad de cada uno. Utiliza un algoritmo ligeramente diferente al de NEODyS , por lo que proporciona una verificación cruzada y una corroboración útiles.
Actualmente, no se pronostican impactos (el impacto con mayor probabilidad de impacto actualmente listado es el asteroide 2010 RF 12 de ~7 m , que pasará cerca de la Tierra en septiembre de 2095 con solo un 10% de posibilidades previstas de impactar; su tamaño también es lo suficientemente pequeño como para que cualquier el daño por impacto sería mínimo). [72] [73]
Las elipses en el diagrama de la derecha muestran la posición prevista de un asteroide de ejemplo en su máxima aproximación a la Tierra. Al principio, con sólo unas pocas observaciones de asteroides, la elipse de error es muy grande e incluye a la Tierra. La predicción del impacto es pequeña porque la Tierra cubre una pequeña fracción o la elipse de error. (A menudo, la elipse de error se extiende por decenas, si no cientos, de millones de kilómetros). Observaciones adicionales reducen la elipse de error. Si todavía incluye a la Tierra, esto aumenta la probabilidad de impacto prevista, ya que la Tierra ahora cubre una fracción mayor de la región de error. Finalmente, aún más observaciones (a menudo observaciones de radar, o el descubrimiento de un avistamiento previo del mismo asteroide en imágenes de archivo mucho más antiguas) reducen la elipse, revelando generalmente que la Tierra está fuera de la región de error más pequeña y que la probabilidad de impacto es entonces cercana a cero. [74] En casos raros, la Tierra permanece en la elipse de error cada vez más pequeña y la probabilidad de impacto se acerca a uno.
Para los asteroides que realmente están en camino de chocar contra la Tierra, la probabilidad prevista de impacto nunca deja de aumentar a medida que se realizan más observaciones. Este patrón inicialmente muy similar hace difícil diferenciar rápidamente entre los asteroides que estarán a millones de kilómetros de la Tierra y los que realmente chocarán contra ella. Esto, a su vez, hace que sea difícil decidir cuándo dar la alarma, ya que ganar más certeza lleva tiempo, lo que reduce el tiempo disponible para reaccionar ante un impacto previsto. Sin embargo, dar la alarma demasiado pronto tiene el peligro de causar una falsa alarma y crear un efecto de Niño que gritó lobo si el asteroide realmente no pasa por la Tierra. La NASA emitirá una alerta si un asteroide tiene más del 1% de posibilidades de impactar.
En diciembre de 2004, cuando se estimaba que Apophis tenía un 2,7% de posibilidades de impactar la Tierra el 13 de abril de 2029, la región de incertidumbre para este asteroide se había reducido a 82.818 km. [75]
Una vez que se ha pronosticado un impacto, es necesario evaluar la gravedad potencial y formar un plan de respuesta. [2] Dependiendo del momento del impacto y de la gravedad prevista, esto puede ser tan simple como dar una advertencia a los ciudadanos. Por ejemplo, aunque impredecible, el impacto de 2013 en Chelyabinsk fue visto a través de la ventana por la maestra Yulia Karbysheva. Ella pensó que era prudente tomar medidas de precaución ordenando a sus alumnos que se mantuvieran alejados de las ventanas de la habitación y realizaran una maniobra de agacharse y cubrirse . La profesora, que permaneció de pie, resultó gravemente lacerada cuando llegó la explosión y el cristal de una ventana le cortó un tendón de un brazo y del muslo izquierdo , pero ninguno de sus alumnos, a los que ordenó esconder debajo de sus pupitres, sufrió laceraciones. [76] [77] Si se hubiera predicho el impacto y se hubiera dado una advertencia a toda la población, acciones de precaución simples similares podrían haber reducido enormemente el número de lesiones. Los niños que estaban en otras clases resultaron heridos. [78]
Si se pronostica un impacto más severo, la respuesta puede requerir la evacuación del área o, con suficiente tiempo disponible, una misión de evitación para repeler el asteroide. Según un testimonio de expertos en el Congreso de los Estados Unidos en 2013, la NASA requeriría al menos cinco años de preparación antes de que se pudiera lanzar una misión para interceptar un asteroide, lo que se demostró desviando cinéticamente un planeta menor , un asteroide NEO no peligroso llamado Dimorphos con la ayuda de la nave espacial DART . [79] Después de un viaje de diez meses al sistema Didymos, el impactador chocó con Dimorphos el 26 de septiembre de 2022 a una velocidad de alrededor de 15.000 millas por hora (24.000 kilómetros por hora). [80] [81] La colisión disminuyó con éxito el período orbital de Dimorphos alrededor de Didymos en32 ± 2 minutos. [82] [83] [84] [85]
La eficacia del sistema actual puede evaluarse de varias maneras. El siguiente diagrama ilustra el número de impactos predichos con éxito cada año en comparación con el número de impactos de asteroides imprevistos registrados por sensores de infrasonido diseñados para detectar la detonación de dispositivos nucleares . [86] Muestra que la tasa de éxito aumenta con el tiempo, pero que todavía se pasa por alto a la gran mayoría.
Un problema al evaluar la eficacia de esta manera es que la sensibilidad de los sensores de infrasonidos se extiende a los asteroides pequeños, que generalmente causan muy poco daño. Los asteroides perdidos tienden a ser pequeños, y perder asteroides pequeños es relativamente poco importante. Por el contrario, pasar desapercibido un gran asteroide que impacta en el lado diurno es muy problemático, y el imprevisto meteoro de Chelyabinsk, de tamaño mediano, constituye un leve ejemplo de la vida real. Para evaluar la eficacia a la hora de detectar los (raros) asteroides más grandes que sí importan, se necesita un enfoque diferente.
Esa efectividad para asteroides más grandes se puede evaluar observando los tiempos de alerta para asteroides que no impactaron la Tierra pero que estuvieron cerca. El siguiente diagrama de asteroides que se acercaron más que la Luna muestra con qué antelación se detectaron por primera vez desde su máxima aproximación. A diferencia de los impactos de asteroides reales, donde los sensores de infrasonidos proporcionan la verdad sobre el terreno , es imposible saber con certeza cuántas aproximaciones cercanas no se detectaron. Por lo tanto, el siguiente cuadro y por construcción excluye cualquier asteroide que haya pasado completamente desapercibido. De los asteroides detectados, el diagrama muestra que aproximadamente la mitad no fueron detectados hasta después de haber pasado por la Tierra. Si hubieran estado en camino de impactar la Tierra, no habrían sido detectados antes de impactar, principalmente porque se acercaron desde una dirección cercana al Sol. Esto incluye asteroides más grandes como 2018 AH , que se acercó desde una dirección cercana al Sol y no fue detectado hasta 2 días después de su paso. Se estima que es unas 100 veces más masivo que el meteoro de Chelyabinsk .
Vale la pena señalar que el número de detecciones aumenta a medida que se conectan más sitios de estudio (por ejemplo, ATLAS en 2016 y ZTF en 2018), pero que aproximadamente la mitad de las detecciones se realizan invariablemente después de que el asteroide pasa por la Tierra. Los siguientes gráficos visualizan los tiempos de advertencia de las aproximaciones cercanas enumeradas en el gráfico de barras anterior, por el tamaño del asteroide en lugar de por el año en que ocurrieron. Los tamaños de los gráficos muestran los tamaños relativos de los asteroides a escala. Esto se basa en la magnitud absoluta de cada asteroide, una medida aproximada del tamaño basada en el brillo. A modo de comparación, también se muestra el tamaño aproximado de una persona.
Abs Magnitud 30 y mayor
(tamaño de una persona para comparar)
Magnitud abdominal 29–30
Magnitud absoluta 28–29
Magnitud absoluta 27–28
Magnitud absoluta 26–27
(tamaño probable del meteoro de Chelyabinsk )
Magnitud absoluta 25–26
Magnitud absoluta inferior a 25 (la más grande)
Como puede verse, la capacidad de predecir asteroides más grandes ha mejorado significativamente desde los primeros años del siglo XXI, y algunos ahora están catalogados (predichos con más de 1 año de anticipación) o tienen tiempos de alerta temprana utilizables (más de una semana). .
Una última estadística que arroja algo de luz sobre la eficacia del sistema actual es el tiempo medio de aviso del impacto de un asteroide. Según los pocos impactos de asteroides predichos con éxito, el tiempo medio entre la detección inicial y el impacto es actualmente de unas 9 horas. Sin embargo, existe cierto retraso entre la observación inicial del asteroide, la presentación de datos y las observaciones y cálculos de seguimiento que conducen a una predicción del impacto.
Además de los telescopios ya financiados mencionados anteriormente, la NASA ha sugerido dos enfoques distintos para mejorar la predicción de impactos. Ambos enfoques se centran en el primer paso en la predicción de impactos (descubrir asteroides cercanos a la Tierra), ya que éste es el mayor punto débil del sistema actual. El primer enfoque utiliza telescopios terrestres más potentes, similares al LSST . [87] Al estar basados en tierra, estos telescopios seguirán observando sólo una parte del cielo alrededor de la Tierra . En particular, todos los telescopios terrestres tienen un gran punto ciego para cualquier asteroide que provenga de la dirección del Sol . [14] Además, se ven afectados por las condiciones climáticas, el brillo del aire y la fase de la Luna .
Para solucionar todos estos problemas, el segundo enfoque sugerido es el uso de telescopios espaciales que pueden observar una región mucho más grande del cielo alrededor de la Tierra . Aunque todavía no pueden apuntar directamente hacia el Sol, no tienen que superar el problema del cielo azul y, por lo tanto, pueden detectar asteroides en el cielo mucho más cerca del Sol que los telescopios terrestres. [73] Sin verse afectados por el clima o el brillo del aire, también pueden operar las 24 horas del día durante todo el año. Finalmente, los telescopios en el espacio tienen la ventaja de poder utilizar sensores infrarrojos sin la interferencia de la atmósfera terrestre . Estos sensores son mejores para detectar asteroides que los sensores ópticos, y aunque existen algunos telescopios infrarrojos terrestres como el UKIRT , [88] no están diseñados para detectar asteroides. Sin embargo, los telescopios espaciales son más caros y tienden a tener una vida útil más corta. Por lo tanto, las tecnologías terrestres y espaciales se complementan hasta cierto punto. [14] Aunque la mayor parte del espectro IR está bloqueado por la atmósfera de la Tierra, la muy útil banda de frecuencia térmica (infrarrojo de longitud de onda larga) no está bloqueada (consulte la brecha de 10 μm en el diagrama a continuación). Esto permite la posibilidad de realizar estudios de imágenes térmicas desde tierra diseñados para detectar asteroides cercanos a la Tierra, aunque ninguno está planificado actualmente.
Hay otro problema que ni siquiera los telescopios en órbita terrestre superan (a menos que operen en el espectro infrarrojo térmico ). Ésta es la cuestión de la iluminación. Los asteroides pasan por fases similares a las fases lunares . Aunque un telescopio en órbita pueda tener una vista sin obstáculos de un objeto que está cerca del Sol en el cielo, seguirá mirando el lado oscuro del objeto. Esto se debe a que el Sol brilla principalmente en el lado opuesto a la Tierra, como es el caso de la Luna cuando está en fase de luna nueva . Debido a este efecto de oposición , los objetos son mucho menos brillantes en estas fases que cuando están completamente iluminados, lo que los hace difíciles de detectar (consulte el cuadro y el diagrama a continuación).
Este problema puede resolverse mediante el uso de estudios de infrarrojos térmicos (ya sea terrestres o espaciales). Los telescopios comunes dependen de la observación de la luz reflejada por el Sol, razón por la cual se produce el efecto de oposición. Los telescopios que detectan luz infrarroja térmica dependen únicamente de la temperatura del objeto. Su brillo térmico se puede detectar desde cualquier ángulo y es particularmente útil para diferenciar los asteroides de las estrellas del fondo, que tienen una firma térmica diferente. [64]
Este problema también se puede resolver sin utilizar infrarrojos térmicos, colocando un telescopio espacial lejos de la Tierra, más cerca del Sol. Luego, el telescopio puede mirar hacia la Tierra desde la misma dirección que el Sol, y cualquier asteroide más cercano a la Tierra que el telescopio estará en oposición y mucho mejor iluminado. Hay un punto entre la Tierra y el Sol donde las gravedades de los dos cuerpos están perfectamente en equilibrio, llamado punto de Lagrange L1 Sol-Tierra (SEL1). Se encuentra aproximadamente a 1,6 millones de kilómetros (1 millón de millas) de la Tierra, aproximadamente cuatro veces más lejos que la Luna, y es ideal para colocar un telescopio espacial de este tipo. [14] Un problema con esta posición es el resplandor de la Tierra. Mirando hacia afuera desde SEL1, la Tierra misma está en su máximo brillo, lo que impide que un telescopio situado allí vea esa área del cielo. Afortunadamente, esta es la misma área del cielo en la que los telescopios terrestres son mejores para detectar asteroides, por lo que los dos se complementan.
Otra posible posición para un telescopio espacial sería incluso más cerca del Sol, por ejemplo en una órbita similar a la de Venus . Esto daría una visión más amplia de la órbita terrestre, pero a mayor distancia. A diferencia de un telescopio en el punto SEL1 de Lagrange , no permanecería sincronizado con la Tierra sino que orbitaría alrededor del Sol a una velocidad similar a la de Venus. Debido a esto, a menudo no estaría en condiciones de proporcionar ninguna advertencia sobre asteroides poco antes del impacto, pero estaría en una buena posición para catalogar los objetos antes de que se acerquen definitivamente, especialmente aquellos que orbitan principalmente más cerca del Sol. [14] Un problema al estar tan cerca del Sol como Venus es que la nave puede estar demasiado caliente para usar longitudes de onda infrarrojas . Una segunda cuestión serían las comunicaciones. Como el telescopio estará muy lejos de la Tierra durante la mayor parte del año (e incluso detrás del Sol en algunos momentos), la comunicación sería a menudo lenta y en ocasiones imposible, sin costosas mejoras en la Red del Espacio Profundo . [14]
Esta tabla resume cuáles de los diversos problemas que enfrentan los telescopios actuales se resuelven con las diferentes soluciones.
En 2017, la NASA propuso una serie de soluciones alternativas para detectar el 90% de los objetos cercanos a la Tierra de tamaño 140 mo más durante las próximas décadas. A medida que la sensibilidad de detección disminuye con el tamaño pero no se reduce, esto también mejorará las tasas de detección de los objetos más pequeños que impactan la Tierra con mucha más frecuencia. Varias de las propuestas utilizan una combinación de un telescopio terrestre mejorado y un telescopio espacial ubicado en el punto SEL1 Lagrange . [14] [2] [73] Varios grandes telescopios terrestres ya se encuentran en las últimas etapas de construcción (ver arriba). Ahora también se ha financiado una misión espacial situada en SEL1, NEOSM . Su lanzamiento está previsto para 2026. [23] [24]
A continuación se muestra la lista de todos los objetos cercanos a la Tierra que han impactado o pueden haber impactado la Tierra y que fueron predichos de antemano. [89] Esta lista también incluiría cualquier objeto identificado con más del 50% de posibilidades de impactar en el futuro, pero no se predicen impactos futuros de este tipo en este momento. [90] A medida que aumenta la capacidad de detección de asteroides , se espera que la predicción sea más exitosa en el futuro.
Además de estos objetos, el meteoroide CNEOS20200918 fue encontrado en 2022 en datos de archivo de ATLAS, fotografiados 10 minutos antes de su impacto el 18/09/2020. Aunque técnicamente podría haber sido descubierto antes del impacto, sólo se notó en retrospectiva. [97]
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