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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 rebelde , 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 se encuentra en una trayectoria interestelar pero que pasa temporalmente cerca de una estrella, como ciertos asteroides y cometas (incluidos los exocometas [1] [2] ). En el último caso, el objeto puede denominarse 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 las estrellas lo hacen.

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 hiperbólico significativo , lo que indica que no se originaron en el Sistema Solar. El descubrimiento de ʻOumuamua inspiró la identificación del CNEOS 2014-01-08 , también conocida como bola de fuego de la isla Manus, como un objeto interestelar que impactó la Tierra. Así lo confirmó 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]

Nomenclatura

Con el primer descubrimiento de un objeto interestelar en el Sistema Solar, la IAU ha propuesto una nueva serie de designaciones de cuerpos pequeños para objetos interestelares, los números I, similares al sistema de numeración de los cometas. El Minor Planet Center asignará los números. Las designaciones provisionales de objetos interestelares se manejarán utilizando el prefijo C/ o A/ (cometa o asteroide), según corresponda. [13]

Descripción general

Los astrónomos estiman que varios objetos interestelares de origen extrasolar (como ʻOumuamua) pasan dentro de la órbita de la Tierra cada año, [19] y que 10.000 pasan dentro de la órbita de Neptuno en un día determinado. [20]

Los cometas interestelares ocasionalmente pasan 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 ápice solar . [21] Hasta el descubrimiento de 'Oumuamua , el hecho de que no se hubiera observado ningún cometa con una velocidad mayor que la velocidad de escape del Sol [22] se utilizó para poner límites superiores a su densidad en el espacio interestelar. Un artículo de Torbett indicaba que la densidad no superaba los 10 13 (10 billones ) de cometas por parsec cúbico . [23] Otros análisis, de datos de LINEAR , establecen el límite superior en 4,5 × 10 −4 / AU 3 , o 10 12 (1 billón) de cometas por parsec cúbico . [2] Una estimación más reciente realizada por 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." [24]

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 entre 3 y 100 veces más. [2] Otras simulaciones sugieren que entre el 90% y el 99% de los cometas son expulsados. [25] 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. [26] [27] [28]

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. Tal proceso se inició a principios de la década de 1980 cuando C/1980 E1 , inicialmente ligado gravitacionalmente al Sol, pasó cerca de Júpiter y fue acelerado 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. [29] Se dirige al espacio interestelar.

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

Debido a las actuales dificultades de observación, un objeto interestelar normalmente sólo 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 es unido gravitacionalmente al Sol. [2] [30] 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 gravitacional no está claro).

Es probable que, en raras ocasiones, 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. [23] Los cometas Machholz 1 y Hyakutake C/1996 B2 son posibles ejemplos de tales cometas. Tienen una composición química atípica para los cometas del Sistema Solar. [22] [31]

Amir Siraj y Avi Loeb propusieron una búsqueda de objetos similares a 'Oumuamua que están atrapados en el Sistema Solar como resultado de la pérdida de energía orbital debido a un encuentro cercano con Júpiter. [32] [33] Identificaron candidatos a centauros , como 2017 SV 13 y 2018 TL 6 , como objetos interestelares capturados que podrían ser visitados por misiones dedicadas. [34] Los autores señalaron que futuros estudios del cielo, como el Observatorio Vera C. Rubin , deberían encontrar muchos candidatos.

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 las esporas potencialmente inactivas ) 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 del Sistema Solar cubren toda la gama de tamaños, desde objetos de kilómetros de longitud hasta partículas submicrónicas. Además, el polvo interestelar y los meteoritos llevan consigo información valiosa de sus sistemas progenitores. Sin embargo, la detección de estos objetos a lo largo del continuo de tamaños no es evidente. [38]

Los visitantes interestelares del Sistema Solar cubren toda la gama de tamaños, desde objetos de kilómetros de longitud hasta partículas submicrónicas. Además, el polvo interestelar y los meteoritos llevan consigo información valiosa de sus sistemas progenitores. Sin embargo, la detección de estos objetos a lo largo del continuo de tamaños no es evidente (ver 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 a 1 micrómetro). Estos pueden variar ampliamente en velocidad y direccionalidad. [40] La identificación de meteoritos interestelares, observados en la atmósfera terrestre como meteoros, es un gran desafío y requiere mediciones de alta precisión y exámenes de errores apropiados. [41] De lo contrario, los errores de medición pueden transferir órbitas casi parabólicas sobre el límite parabólico y crear una población artificial de partículas hiperbólicas, a menudo interpretadas como de origen interestelar. [39] Grandes visitantes interestelares, 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 Vera Rubin. Observatorio. Amir Siraj y Avi Loeb han predicho que el Observatorio Vera C. Rubin será capaz de detectar una anisotropía en la distribución de los objetos interestelares debida al movimiento del Sol en relación con el estándar local de reposo e identificar la velocidad de expulsión característica de los objetos interestelares a partir de su estrellas madre. [42] [43] [44]

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]

En julio de 2023, el astrónomo de Harvard Avi Loeb informó sobre la posibilidad de encontrar material interestelar. [45]

Objetos confirmados

1I/2017 U1 ('Oumuamua)

Trayectoria del objeto extrasolar hiperbólico ʻOumuamua , 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, a su vez. lo que significa que no está ligado gravitacionalmente al Sistema Solar y probablemente sea un objeto interestelar. [46] Inicialmente se llamó C/2017 U1 porque se suponía que era un cometa, y se le cambió el nombre a A/2017 U1 después de que no se encontró actividad cometaria el 25 de octubre. [47] [48] Después de que se confirmó su naturaleza interestelar , se le cambió el nombre a 1I/ʻOumuamua - "1" porque es el primer objeto de este tipo descubierto, "I" significa interestelar, y "'Oumuamua" es una palabra hawaiana que significa "un mensajero de lejos que llega primero". [49]

La falta de actividad cometaria de ʻOumuamua sugiere un origen en las regiones internas de cualquier sistema estelar del que provenga, perdiendo todos los volátiles de la superficie dentro de la línea de escarcha , al igual que los asteroides rocosos, los cometas extintos y los damocloides que conocemos del Sistema Solar. Esto es sólo una sugerencia, ya que ʻOumuamua bien podría 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.

ʻOumuamua tiene una excentricidad de 1,199, que fue la excentricidad más alta jamás observada para cualquier objeto 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 pudo haber comenzado su viaje interestelar. [50] [51]

2I/Borisov

El objeto fue descubierto el 30 de agosto de 2019 en MARGO, Nauchnyy, Crimea , por Gennadiy Borisov utilizando su telescopio de 0,65 metros hecho a medida. [52] 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 de superficie no muy diferente de la que se encuentra en los cometas típicos de la Nube de Oort . [53] [54] [55] El Grupo de Trabajo de la IAU para la Nomenclatura de Cuerpos Pequeños mantuvo el nombre Borisov, dando al cometa la designación interestelar de 2I/Borisov. [56] El 12 de marzo de 2020, los astrónomos informaron evidencia observacional de una "fragmentación en curso del núcleo" de Borisov. [57]

Candidatos

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

En 2007, Afanasiev et al. informó sobre la probable detección de un meteoro intergaláctico de varios centímetros golpeando la atmósfera sobre el Observatorio Astrofísico Especial de la Academia de Ciencias de Rusia el 28 de julio de 2006. [58]

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, según las características orbitales calculadas, y presentaron varios candidatos a centauros , como 2017 SV 13 y 2018 TL 6 . [59] Todos estos están orbitando alrededor del Sol, pero pueden haber sido capturados en un pasado distante.

Amir Siraj y Avi Loeb 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 provenientes de colisiones con estrellas de neutrones . [60] [61] [62] [63]

Meteoro interestelar de 2014

CNEOS 2014-01-08 (también conocido como Meteoro interestelar 1; IM1), [64] [65] [66] un meteoro con una masa de 0,46 toneladas y un ancho de 0,45 m (1,5 pies), quemado en la atmósfera terrestre el 8 de enero de 2014. [7] [10] Una preimpresión de 2019 sugirió que este meteoro había sido de origen interestelar. [67] [68] [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 Papua Nueva Guinea a una altitud de 18,7 km (61.000 pies). [7] Después de desclasificar los datos en abril de 2022, [69] el Comando Espacial de EE. UU. , basándose en la información recopilada de sus sensores de defensa planetaria , confirmó la velocidad del potencial meteoro interestelar. [8] [4] En 2023, el Proyecto Galileo completó una expedición para recuperar pequeños fragmentos del aparentemente peculiar meteoro [70] [71] [72] . [73] [72] Sus pares han puesto en duda las afirmaciones sobre sus hallazgos, según un informe del New York Times . [74] Se informaron más estudios relacionados el 1 de septiembre de 2023. [75] [76]

Otros astrónomos dudan del origen interestelar porque el catálogo de meteoritos utilizado no informa incertidumbres sobre la velocidad de llegada. [77] La ​​validez de cualquier punto de datos individual (especialmente para meteoritos más pequeños) sigue siendo cuestionable. En noviembre de 2022, se publicó un artículo que afirmaba que las propiedades anómalas (incluida su alta resistencia y su trayectoria fuertemente hiperbólica) de CNEOS 2014-01-08 se describen mejor como un error de medición que como parámetros genuinos. Es muy poco probable que se recupere con éxito cualquier fragmento de meteorito. [78] Los micrometeoritos comunes serían indistinguibles entre sí.

Meteoro interestelar de 2017

CNEOS 2017-03-09 (también conocido como Meteoro interestelar 2; IM2), [65] [66] un meteoro con una masa de aproximadamente 6,3 toneladas, quemado en la atmósfera terrestre el 9 de marzo de 2017. Similar al IM1, tiene una alta resistencia mecánica. [79] [65]

En septiembre de 2022, los astrónomos Amir Siraj y Avi Loeb informaron sobre el descubrimiento de un candidato a meteoro interestelar, CNEOS 2017-03-09, que impactó la Tierra en 2017 y se considera, en parte debido a la alta resistencia material del meteoro, como un Posible objeto interestelar. [65] [66]

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. [80] [81]

La Iniciativa de Estudios Interestelares (i4is) lanzó en 2017 el Proyecto Lyra para evaluar la viabilidad de una misión a ʻOumuamua . [82] Se sugirieron varias opciones para enviar una nave espacial a ʻOumuamua en un plazo de 5 a 25 años. [83] [84] 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 . [85] 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 JAXA , cuyo lanzamiento está previsto para 2029, se posicionará en el punto Sol-Tierra L 2 a la espera de que un cometa de período largo adecuado lo intercepte y sobrevuele para estudiarlo. [86] En caso de que no se identifique ningún cometa adecuado durante su espera de 3 años, se podría encargar a la nave espacial la tarea de interceptar un objeto interestelar en poco tiempo, si es alcanzable. [87]

Ver también

Referencias

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