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Objeto interestelar

El cometa 2I/Borisov , el segundo objeto interestelar confirmado, fotografiado a finales de 2019 junto a una galaxia distante

Un objeto interestelar es un objeto astronómico (como un asteroide , un cometa o un planeta extraviado , pero no una estrella o un remanente estelar ) en el espacio interestelar que no está ligado gravitacionalmente a una estrella. Este término también se puede aplicar a un objeto que está en una trayectoria interestelar pero que pasa temporalmente cerca de una estrella, como ciertos asteroides y cometas (incluidos los exoasteroides y exocometas [1] [2] ). En este último caso, el objeto puede llamarse un intruso interestelar . [3]

Los primeros objetos interestelares descubiertos fueron planetas rebeldes , planetas expulsados ​​de su sistema estelar original (por ejemplo, OTS 44 o Cha 110913−773444 ), aunque son difíciles de distinguir de las enanas submarrones , objetos con masa planetaria que se formaron en el espacio interestelar como lo hacen las estrellas.

El primer objeto interestelar que se descubrió viajando a través del Sistema Solar fue 1I/ʻOumuamua en 2017. El segundo fue 2I/Borisov en 2019. Ambos poseen un exceso de velocidad hiperbólica significativo , lo que indica que no se originaron en el Sistema Solar. El descubrimiento de ʻOumuamua inspiró la identificación de CNEOS 2014-01-08 , también conocido como la bola de fuego de la isla Manus, como un objeto interestelar que impactó la Tierra. Esto fue confirmado por el Comando Espacial de EE. UU. en 2022 basándose en la velocidad del objeto en relación con el Sol. [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] En mayo de 2023, los astrónomos informaron de la posible captura de otros objetos interestelares en la órbita cercana a la Tierra (NEO) a lo largo de los años. [11] [12]

Los objetos interestelares estuvieron unidos a una estrella anfitriona y desde entonces se han desvinculado de ella. Diferentes procesos pueden provocar que los planetas y objetos más pequeños (planetesimales) se desvinculen de su estrella anfitriona. [13]

Nomenclatura

Con el primer descubrimiento de un objeto interestelar en el Sistema Solar, la UAI ha propuesto una nueva serie de designaciones de cuerpos pequeños para los objetos interestelares, los números I, similares al sistema de numeración de los cometas. El Centro de Planetas Menores asignará los números. Las designaciones provisionales para los objetos interestelares se manejarán utilizando el prefijo C/ o A/ (cometa o asteroide), según corresponda. [14]

Descripción general

Los astrónomos estiman que varios objetos interestelares de origen extrasolar (como 'Oumuamua) pasan dentro de la órbita de la Tierra cada año, [20] y que 10.000 de ellos pasan dentro de la órbita de Neptuno en un día determinado. [21]

Los cometas interestelares pasan ocasionalmente a través del Sistema Solar interior [1] y se acercan con velocidades aleatorias, principalmente desde la dirección de la constelación de Hércules porque el Sistema Solar se mueve en esa dirección, llamada el ápice solar . [22] Hasta el descubrimiento de 'Oumuamua , el hecho de que no se había observado ningún cometa con una velocidad mayor que la velocidad de escape del Sol [23] se utilizó para establecer límites superiores a su densidad en el espacio interestelar. Un artículo de Torbett indicó que la densidad no era más de 10 13 (10 billones ) cometas por parsec cúbico . [24] Otros análisis, de datos de LINEAR , establecen el límite superior en 4,5 × 10 −4 / AU 3 , o 10 12 (1 billón) cometas por parsec cúbico . [2] Una estimación más reciente de David C. Jewitt y sus colegas, tras la detección de 'Oumuamua , predice que "la población en estado estacionario de objetos interestelares similares, de escala ~100 m dentro de la órbita de Neptuno es ~1 × 104 , cada uno con un tiempo de residencia de ~10 años". [25]

Los modelos actuales de formación de la nube de Oort predicen que se expulsan al espacio interestelar más cometas de los que se retienen en la nube de Oort, con estimaciones que varían de 3 a 100 veces más. [2] Otras simulaciones sugieren que entre el 90 y el 99 % de los cometas son expulsados. [26] No hay razón para creer que los cometas formados en otros sistemas estelares no se dispersarían de manera similar. [1] Amir Siraj y Avi Loeb demostraron que la nube de Oort podría haberse formado a partir de planetesimales expulsados ​​de otras estrellas en el cúmulo de nacimiento del Sol. [27] [28] [29] Ambos investigadores propusieron una búsqueda de objetos similares a Oumuamua que están atrapados en el Sistema Solar como resultado de la pérdida de energía orbital a través de un encuentro cercano con Júpiter. [30] [31]

Es posible que los objetos que orbitan alrededor de una estrella sean expulsados ​​debido a la interacción con un tercer cuerpo masivo, convirtiéndose así en objetos interestelares. Este proceso se inició a principios de la década de 1980 cuando C/1980 E1 , inicialmente ligado gravitacionalmente al Sol, pasó cerca de Júpiter y se aceleró lo suficiente como para alcanzar la velocidad de escape del Sistema Solar. Esto cambió su órbita de elíptica a hiperbólica y lo convirtió en el objeto más excéntrico conocido en ese momento, con una excentricidad de 1,057. [32] Se dirige al espacio interestelar.

El cometa Machholz 1 (96P/Machholz) visto por STEREO-A (abril de 2007)

Debido a las actuales dificultades de observación, un objeto interestelar normalmente solo puede detectarse si pasa a través del Sistema Solar , donde puede distinguirse por su trayectoria fuertemente hiperbólica y su exceso de velocidad hiperbólica de más de unos pocos km/s, lo que demuestra que no está ligado gravitacionalmente al Sol. [2] [33] Por el contrario, los objetos ligados gravitacionalmente siguen órbitas elípticas alrededor del Sol. (Hay algunos objetos cuyas órbitas son tan cercanas a las parabólicas que su estado de ligados gravitacionalmente no está claro).

En raras ocasiones, es probable que un cometa interestelar pueda ser capturado en una órbita heliocéntrica mientras pasa por el Sistema Solar . Las simulaciones por computadora muestran que Júpiter es el único planeta lo suficientemente masivo como para capturar uno, y que se puede esperar que esto ocurra una vez cada sesenta millones de años. [24] Los cometas Machholz 1 y Hyakutake C/1996 B2 son posibles ejemplos de tales cometas. Tienen composiciones químicas atípicas para los cometas del Sistema Solar. [23] [34]

Investigaciones recientes sugieren que el asteroide 514107 Kaʻepaokaʻawela puede ser un antiguo objeto interestelar, capturado hace unos 4.500 millones de años, como lo demuestra su movimiento coorbital con Júpiter y su órbita retrógrada alrededor del Sol. [35] Además, el cometa C/2018 V1 (Machholz-Fujikawa-Iwamoto) tiene una probabilidad significativa (72,6%) de tener una procedencia extrasolar, aunque no se puede excluir un origen en la nube de Oort. [36] Los astrónomos de Harvard sugieren que la materia (y potencialmente las esporas latentes ) pueden intercambiarse a través de grandes distancias. [37] La ​​detección de ʻOumuamua cruzando el Sistema Solar interior confirma la posibilidad de un vínculo material con sistemas exoplanetarios.

Los visitantes interestelares en el Sistema Solar abarcan todo el rango de tamaños, desde objetos kilométricos hasta partículas submicrónicas. Además, el polvo interestelar y los meteoroides llevan consigo información valiosa de sus sistemas de origen. Sin embargo, la detección de estos objetos a lo largo del continuo de tamaños no es evidente. [38]

Los visitantes interestelares en el Sistema Solar cubren todo el rango de tamaños, desde objetos kilométricos hasta partículas submicrónicas. Además, el polvo interestelar y los meteoroides llevan consigo información valiosa de sus sistemas originales. Sin embargo, la detección de estos objetos a lo largo del continuo de tamaños no es evidente (véase la Figura). [39] Las partículas de polvo interestelar más pequeñas son filtradas fuera del sistema solar por fuerzas electromagnéticas, mientras que las más grandes son demasiado escasas para obtener buenas estadísticas de los detectores de naves espaciales in situ. La discriminación entre poblaciones interestelares e interplanetarias puede ser un desafío para tamaños intermedios (0,1-1 micrómetro), que pueden variar ampliamente en velocidad y direccionalidad. [40] La identificación de meteoroides interestelares, observados en la atmósfera de la Tierra como meteoros, es altamente desafiante y requiere mediciones de alta precisión y exámenes de errores apropiados. [41] De lo contrario, los errores de medición pueden transferir órbitas casi parabólicas más allá del límite parabólico y crear una población artificial de partículas hiperbólicas, a menudo interpretadas como de origen interestelar. [39] Los visitantes interestelares de gran tamaño, como asteroides y cometas, fueron detectados por primera vez en el sistema solar en 2017 (1I/'Oumuamua) y 2019 (2I/Borisov) y se espera que sean detectados con mayor frecuencia con nuevos telescopios, por ejemplo, el Observatorio Vera Rubin. Amir Siraj y Avi Loeb han predicho que el Observatorio Vera C. Rubin será capaz de detectar una anisotropía en la distribución de objetos interestelares debido al movimiento del Sol en relación con el Estándar Local de Reposo e identificar la velocidad de eyección característica de los objetos interestelares de sus estrellas madre. [42] [43] [44]

En mayo de 2023, los astrónomos informaron sobre la posible captura de otros objetos interestelares en la órbita cercana a la Tierra (NEO) a lo largo de los años. [11] [12]

Objetos confirmados

1I/2017 U1 ('Oumuamua)

Trayectoria del objeto extrasolar hiperbólico 'Oumuamua , el primer objeto interestelar confirmado, descubierto en 2017

El 19 de octubre de 2017, el telescopio Pan-STARRS descubrió un objeto tenue con una magnitud aparente de 20. Las observaciones mostraron que sigue una trayectoria fuertemente hiperbólica alrededor del Sol a una velocidad mayor que la velocidad de escape solar, lo que a su vez significa que no está ligado gravitacionalmente al Sistema Solar y es probable que sea un objeto interestelar. [45] Inicialmente se lo denominó C/2017 U1 porque se suponía que era un cometa, y se lo renombró A/2017 U1 después de que no se encontrara actividad cometaria el 25 de octubre. [46] [47] Después de que se confirmó su naturaleza interestelar, se lo renombró 1I/ʻOumuamua – "1" porque es el primer objeto de este tipo en ser descubierto, "I" por interestelar, y "'Oumuamua" es una palabra hawaiana que significa "un mensajero de lejos que llega primero". [48]

La falta de actividad cometaria de ʻOumuamua sugiere un origen en las regiones internas del sistema estelar del que provenía, perdiendo todos los volátiles de la superficie dentro de la línea de congelación , de manera muy similar a los asteroides rocosos, cometas extintos y damocloides que conocemos del Sistema Solar. Esto es solo una sugerencia, ya que ʻOumuamua podría muy bien haber perdido todos los volátiles de la superficie debido a eones de exposición a la radiación cósmica en el espacio interestelar, desarrollando una gruesa capa de corteza después de ser expulsado de su sistema original.

'Oumuamua tiene una excentricidad de 1,199, que fue la excentricidad más alta jamás observada para cualquier objeto no artificial en el Sistema Solar por un amplio margen antes del descubrimiento del cometa 2I/Borisov en agosto de 2019.

En septiembre de 2018, los astrónomos describieron varios posibles sistemas estelares de origen desde los cuales ʻOumuamua podría haber iniciado su viaje interestelar. [49] [50]

2I/Borisov

El objeto fue descubierto el 30 de agosto de 2019 en MARGO, Nauchnyy, Crimea por Gennadiy Borisov usando su telescopio de 0,65 metros construido a medida. [51] El 13 de septiembre de 2019, el Gran Telescopio Canarias obtuvo un espectro visible de baja resolución de 2I/Borisov que reveló que este objeto tiene una composición superficial no muy diferente de la encontrada en los cometas típicos de la Nube de Oort . [52] [53] [54] El Grupo de Trabajo de la IAU para la Nomenclatura de Cuerpos Pequeños mantuvo el nombre Borisov, dándole al cometa la designación interestelar de 2I/Borisov. [55] El 12 de marzo de 2020, los astrónomos informaron evidencia observacional de "fragmentación continua del núcleo" de Borisov. [56]

Candidatos

El cometa Hyakutake (C/1996 B2) podría ser un antiguo objeto interestelar capturado por el Sistema Solar

En 2007, Afanasiev et al. informaron sobre la probable detección de un meteorito intergaláctico de varios centímetros que impactó la atmósfera sobre el Observatorio Astrofísico Especial de la Academia Rusa de Ciencias el 28 de julio de 2006. [57]

En noviembre de 2018, los astrónomos de Harvard Amir Siraj y Avi Loeb informaron que debería haber cientos de objetos interestelares del tamaño de 'Oumuamua en el Sistema Solar, basándose en las características orbitales calculadas, y presentaron varios candidatos a centauros como 2017 SV 13 y 2018 TL 6. Todos ellos orbitan alrededor del Sol, pero es posible que hayan sido capturados en el pasado distante. [58] Ambos investigadores han propuesto métodos para aumentar la tasa de descubrimiento de objetos interestelares que incluyen ocultaciones estelares , firmas ópticas de impactos con la luna o la atmósfera de la Tierra y llamaradas de radio de colisiones con estrellas de neutrones . [59] [60] [61] [62]

Meteorito interestelar de 2014

CNEOS 2014-01-08 (también conocido como meteorito interestelar 1; IM1), [63] [64] [65] un meteorito con una masa de 0,46 toneladas y un ancho de 0,45 m (1,5 pies), se quemó en la atmósfera de la Tierra el 8 de enero de 2014. [7] [10] Una preimpresión de 2019 sugirió que este meteorito había sido de origen interestelar. [66] [67] [5] [6] [9] Tenía una velocidad heliocéntrica de 60 km/s (37 mi/s) y una velocidad asintótica de 42,1 ± 5,5 km/s (26,2 ± 3,4 mi/s), y explotó a las 17:05:34 UTC cerca de Papúa Nueva Guinea a una altitud de 18,7 km (61 000 pies). [7] Después de desclasificar los datos en abril de 2022, [68] el Comando Espacial de los Estados Unidos , basándose en la información recopilada de sus sensores de defensa planetaria , confirmó la velocidad del potencial meteorito interestelar. [8] [4] En 2023, el Proyecto Galileo completó una expedición para recuperar pequeños fragmentos del aparentemente peculiar [69] [70] [71] meteorito. [72] [71] Las afirmaciones sobre sus hallazgos han sido puestas en duda por sus pares según un informe de The New York Times . [73] Se informaron más estudios relacionados el 1 de septiembre de 2023. [74] [75]

Otros astrónomos dudan del origen interestelar porque el catálogo de meteoroides utilizado no informa de las incertidumbres sobre la velocidad de llegada. [76] La validez de cualquier punto de datos individual (especialmente para meteoroides más pequeños) sigue siendo cuestionable. En noviembre de 2022, se publicó un artículo en el que se afirmaba que las propiedades anómalas (incluida su alta resistencia y trayectoria fuertemente hiperbólica) de CNEOS 2014-01-08 se describen mejor como un error de medición en lugar de parámetros genuinos. Es muy poco probable que se puedan recuperar con éxito fragmentos de meteoroides. [77] Los micrometeoritos comunes serían indistinguibles entre sí.

Meteorito interestelar de 2017

El meteorito interestelar 2 (IM2), [64] [65] un meteorito con una masa de aproximadamente 6,3 toneladas, se quemó en la atmósfera de la Tierra el 9 de marzo de 2017. Al igual que el IM1, tiene una gran resistencia mecánica. [78] [64] En septiembre de 2022, los astrónomos Amir Siraj y Avi Loeb informaron sobre el descubrimiento de un meteorito interestelar candidato, CNEOS 2017-03-09, que impactó la Tierra en 2017 y se considera, en parte debido a la gran resistencia del material del meteorito, que es un posible objeto interestelar. [64] [65]

Misiones hipotéticas

Con la tecnología espacial actual, las visitas cercanas y las misiones orbitales son un desafío debido a sus altas velocidades, aunque no imposibles. [79] [80]

La Iniciativa para Estudios Interestelares (i4is) lanzó en 2017 el Proyecto Lyra para evaluar la viabilidad de una misión a ʻOumuamua . [81] Se sugirieron varias opciones para enviar una nave espacial a ʻOumuamua en un plazo de 5 a 25 años. [82] [83] Una opción es utilizar primero un sobrevuelo de Júpiter seguido de un sobrevuelo solar cercano a 3 radios solares (2,1 × 10 6  km; 1,3 × 10 6  mi) para aprovechar el efecto Oberth . [84] Se exploraron diferentes duraciones de misión y sus requisitos de velocidad con respecto a la fecha de lanzamiento, asumiendo una transferencia impulsiva directa a la trayectoria de intercepción.^^

La nave espacial Comet Interceptor de la ESA y la JAXA , cuyo lanzamiento está previsto para 2029, se posicionará en el punto L 2 entre el Sol y la Tierra para esperar a que un cometa de largo período adecuado lo intercepte y lo sobrevuele para su estudio. [85] En caso de que no se identifique ningún cometa adecuado durante su espera de 3 años, la nave espacial podría encargarse de interceptar un objeto interestelar en poco tiempo, si es alcanzable. [86]

Véase también

Referencias

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Enlaces externos

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