La predicción del impacto de asteroides es la predicción de las fechas y horas en que los asteroides impactarán la Tierra , junto con las ubicaciones y la gravedad de los impactos.
El proceso de predicción del impacto sigue tres pasos principales:
El propósito habitual de predecir un impacto es dirigir una respuesta apropiada. [2]
La mayoría de los asteroides se detectan con 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, se han vuelto más brillantes o han aparecido. Estos sistemas suelen obtener unas pocas observaciones por noche, que se pueden vincular para obtener una determinación de órbita muy preliminar . Esto predice posiciones aproximadas para las próximas noches y luego se pueden realizar seguimientos con cualquier telescopio lo suficientemente potente como para ver el objeto recién detectado. Luego, los cálculos de intersección de órbitas los realizan dos sistemas independientes, uno ( Sentry ) administrado por la NASA y el otro ( NEODyS ) de la ESA .
Los sistemas actuales sólo detectan un objeto que se acerca cuando varios factores son los adecuados, principalmente la dirección de aproximación en relación con el Sol, el clima y la fase de la Luna. La tasa de éxito general es de alrededor del 1% y es menor para los objetos más pequeños. [nota 1] Se han predicho algunos impactos casi fatales de asteroides de tamaño mediano con años de antelación, con una pequeña posibilidad de que realmente impacten la Tierra, y se ha logrado detectar con éxito un puñado de pequeños impactadores reales con horas de antelación. Todos estos últimos impactaron en zonas silvestres o en el océano, y no dañaron a nadie. La mayoría de los impactos son de objetos pequeños no descubiertos. Rara vez golpean una zona poblada, pero pueden causar daños generalizados cuando lo hacen. El rendimiento está mejorando en la detección de objetos más pequeños a medida que se actualizan los sistemas existentes y entran en funcionamiento otros nuevos, pero todos los sistemas actuales tienen un punto ciego alrededor del Sol que sólo se puede superar con un sistema espacial dedicado o descubriendo objetos en una aproximación previa a la Tierra muchos años antes de un posible impacto.
En 1992, un informe de la NASA recomendó un estudio coordinado (bautizado como Spaceguard ) para descubrir, verificar y proporcionar observaciones de seguimiento de asteroides que cruzaran la Tierra . [3] Este estudio se escaló para descubrir el 90% de todos los objetos mayores 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 de período corto cercanos a la Tierra mayores de un kilómetro en diez años y obtendrían el 90% de completitud en cinco años más. [4]
En 1998, la NASA se comprometió formalmente a encontrar y catalogar, para 2008, el 90% de todos los objetos cercanos a la Tierra (NEOs) con diámetros de 1 km o más que pudieran representar un riesgo de colisión para la Tierra. La métrica de diámetro de 1 km se eligió después de que un estudio considerable indicara que un impacto de un objeto más pequeño que 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 más grande que 1 km de diámetro podría resultar en daños a nivel mundial hasta, y potencialmente incluyendo, la extinción de la raza humana . El compromiso de la NASA ha resultado en la financiación de una serie de esfuerzos de búsqueda de NEO, que hicieron un progreso considerable hacia el objetivo del 90% para la fecha límite de 2008 y también produjeron la primera predicción exitosa de un impacto de asteroide (el 2008 TC 3 de 4 metros fue detectado 19 horas antes del impacto). Sin embargo, el descubrimiento en 2009 de varios NEOs 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 después, 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 sin colisionar tan solo 11 meses después. Esta fue una predicción histórica, ya que el objeto solo20 m × 40 m , y como resultado fue monitoreado de cerca. El día de su aproximación más cercana y por coincidencia, un asteroide más pequeño también se acercaba a la Tierra, de manera imprevista y sin detectar, 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 367943 Duende pasara, convirtiéndose en el meteorito de Cheliábinsk . Hirió a 1.500 personas y dañó más de 7.000 edificios, lo que aumenta 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 ancho.
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 Respuestas breves a las grandes preguntas , consideró que una colisión de asteroides sería la mayor amenaza para el planeta. [6] [7] 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 ha desarrollado y publicado el Plan de Acción de la Estrategia Nacional de Preparación para Objetos Cercanos a la Tierra para prepararse mejor. [8] [9] [10] [11] [12]
El primer paso para predecir los impactos es detectar asteroides y determinar sus órbitas. Encontrar objetos débiles cercanos a la Tierra contra el fondo de estrellas mucho más numerosas es como buscar una aguja 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 estudio tienen un campo de visión amplio para explorar todo el cielo en un tiempo razonable con la sensibilidad suficiente para detectar los objetos débiles cercanos a la Tierra que están buscando.
Los estudios centrados en NEO revisan la misma zona del cielo varias veces seguidas. El movimiento puede detectarse entonces utilizando técnicas de diferenciación de imágenes . Todo lo que se mueve de una imagen a otra sobre el fondo de estrellas se compara con un catálogo de todos los objetos conocidos y, si no se conoce ya, se informa como un nuevo descubrimiento junto con su posición precisa y el tiempo de observación. Esto permite a otros observadores confirmar y ampliar los datos sobre el objeto recién descubierto. [1] [13]
Los estudios de asteroides se pueden clasificar en general como estudios de catalogación , que utilizan telescopios más grandes para identificar principalmente asteroides más grandes mucho antes de que se acerquen notablemente a la Tierra, o estudios de advertencia , que utilizan telescopios más pequeños para buscar principalmente asteroides más pequeños a varios millones de kilómetros de la Tierra. Los sistemas de catalogación se centran en encontrar asteroides más grandes con años de anticipación y escanean el cielo lentamente (del orden de una vez al mes), pero profundamente. Los sistemas de advertencia se centran en escanear el cielo relativamente rápido (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 ilumine drásticamente durante solo unos días cuando pase muy cerca de la Tierra. Algunos sistemas se comprometen y escanean el cielo aproximadamente una vez por semana. [ cita requerida ]
En el caso de asteroides de mayor tamaño (de entre 100 m y 1 km de diámetro), la predicción se basa en la catalogación del asteroide años o siglos antes de que pueda impactar. Esta técnica es posible porque su tamaño los hace lo suficientemente brillantes como para ser vistos desde una gran distancia. Por lo tanto, sus órbitas se pueden medir y cualquier impacto futuro se puede predecir 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 un mínimo de una década de tiempo de anticipación para desviarlo de la Tierra. A partir de 2018, el inventario está casi completo para los objetos de tamaño kilométrico (alrededor de 900) que causarían daños globales, y aproximadamente un tercio completo para los objetos de 140 metros (alrededor de 8500) que causarían daños regionales importantes. [nota 2] [nota 3] [13] [14] [15] La eficacia de la catalogación está algo limitada por el hecho de que una parte de los objetos se han perdido desde su descubrimiento, debido a observaciones insuficientes para determinar con precisión sus órbitas.
Los objetos más pequeños cercanos a la Tierra se cuentan por millones y, por lo tanto, impactan contra ella con mucha más frecuencia, aunque obviamente con mucho menos daño. La gran mayoría permanece sin descubrir. [15] Rara vez pasan lo suficientemente cerca de la Tierra como para volverse lo suficientemente brillantes como para ser observados, por lo que la mayoría solo se pueden observar cuando están a unos pocos millones de kilómetros de la Tierra. Por lo tanto, no se los suele catalogar con mucha anticipación y solo se los puede advertir con algunas semanas o días de anticipación.
Los mecanismos actuales para detectar asteroides en su aproximación dependen de telescopios terrestres de luz visible con amplios campos de visión. Estos actualmente pueden monitorear el cielo como máximo todas las 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 un día. Estos asteroides muy pequeños impactan con mucha más frecuencia en la Tierra que los más grandes, pero causan pocos daños. Por lo tanto, pasarlos por alto tiene consecuencias limitadas. Mucho más importante aún, los telescopios terrestres son ciegos a la mayoría de los asteroides que impactan en el lado diurno del planeta y pasarán por alto incluso los grandes. Estos y otros problemas significan que muy pocos impactos se predicen con éxito (ver §Eficacia del sistema actual y §Mejora de la predicción de impactos). [13]
Los asteroides detectados por los sistemas de alerta están demasiado cerca de su momento de impacto potencial como para desviarlos de la Tierra, pero aún hay tiempo suficiente para mitigar las consecuencias del impacto evacuando y preparando de algún modo la zona afectada. Los sistemas de alerta también pueden detectar asteroides que han sido catalogados con éxito como existentes, pero cuya órbita no se ha determinado con la suficiente precisión como para permitir una predicción de dónde se encuentran ahora.
A continuación se enumeran los principales estudios centrados en NEO, junto con los futuros telescopios que ya están financiados.
Originalmente, todos los estudios se agrupaban en una parte relativamente pequeña del hemisferio norte. Esto significaba que alrededor del 15% del cielo en la declinación extrema del sur nunca se monitoreaba, [16] y que el resto del cielo del sur se observaba durante una temporada más corta que el cielo del norte. Además, como las horas de oscuridad son menores en verano, la falta de un equilibrio de estudios entre el norte y el sur significaba que el cielo se escaneaba con menos frecuencia en el verano del norte. Los telescopios ATLAS que ahora operan en el Observatorio Astronómico Sudafricano y el observatorio El Sauce en Chile ahora cubren este vacío en el sureste del globo. [17] [16] Una vez que se complete, el Gran Telescopio de Sondeo Sinóptico mejorará la cobertura existente del cielo del sur. El Telescopio de Vigilancia Espacial de 3,5 m , que originalmente también estaba en el suroeste de los Estados Unidos , fue desmantelado y trasladado a Australia Occidental en 2017. Cuando se complete, esto también debería mejorar la cobertura global. La construcción se ha retrasado debido a que el nuevo sitio está en una región de ciclones , pero se completó en septiembre de 2022. [18] [19]
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 Sudafricano y uno en Chile. [17] [27] [21] Con un campo de visión de 30 grados cuadrados cada uno, los telescopios examinan el cielo observable hasta la magnitud aparente 19 con 4 exposiciones cada noche. [28] [29] 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 demoraran 18 meses en construirse. [30] Sus ubicaciones en el sur proporcionan cobertura del 15% del cielo que no se puede observar desde Hawái, y combinadas con los telescopios del hemisferio norte dan una cobertura ininterrumpida del cielo nocturno ecuatorial (la ubicación sudafricana no solo está en el hemisferio opuesto a Hawái, sino también en una longitud opuesta). [27] El concepto completo de ATLAS consiste en ocho de sus telescopios Wright - Schmidt f/2 de 50 centímetros de diámetro , distribuidos por todo el globo para una cobertura 24h/24h del cielo nocturno completo.
En 1998, el Catalina Sky Survey (CSS) tomó el relevo de Spacewatch en la tarea de estudiar el 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 un estudio en sí mismo, el Mount Lemmon Survey ), y un telescopio Schmidt de 0,7 m cerca del Monte Bigelow (ambos en el área de Tucson, Arizona, 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 19 grados cuadrados en el Catalina Schmidt. El telescopio reflector Cassegrain tarda de tres a cuatro semanas en estudiar todo el cielo, detectando objetos más débiles que la magnitud aparente 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. [31] Esta combinación de telescopios, uno lento y otro medio, ha detectado hasta ahora más objetos cercanos a la Tierra que cualquier otro estudio individual. Esto demuestra la necesidad de una combinación de diferentes tipos de telescopios.
El CSS solía incluir un telescopio en el hemisferio sur, el Siding Spring Survey . Sin embargo, las operaciones terminaron en 2013 después de que se interrumpiera la financiación. [32]
El Observatorio Kiso utiliza un telescopio Schmidt de 1,05 m en el monte Ontake , cerca de Tokio, en Japón . [33] 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. [34] [35] Esto lo coloca directamente en la categoría de estudio de advertencia. Para escanear el cielo tan rápidamente, la cámara captura 2 fotogramas por segundo, lo que significa que la sensibilidad es menor que la de otros telescopios de clase métrica (que tienen tiempos de exposición mucho más largos), lo que da una magnitud límite de solo 18. [36] [37] 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 de rápido movimiento que otros estudios pasan por alto. Como resultado, ha descubierto un número significativo de asteroides cercanos a la Tierra (por ejemplo, consulte la Lista de aproximaciones de asteroides a la Tierra en 2021 ).
El Gran Telescopio para Rastreos Sinópticos (LSST, por sus siglas en inglés) es un telescopio reflector de campo amplio con un espejo primario de 8,4 metros, actualmente en construcción en Cerro Pachón, Chile . Rastreará todo el cielo disponible cada tres noches aproximadamente. Las operaciones científicas deben comenzar en 2022. [38] Al escanear el cielo relativamente rápido, pero también ser capaz de detectar objetos de magnitud aparente hasta 27, debería ser bueno para detectar objetos cercanos que se mueven rápidamente, así como excelente para objetos más grandes y lentos que actualmente están más lejos.
Un telescopio infrarrojo espacial de 0,5 m diseñado para estudiar el Sistema Solar en busca de asteroides potencialmente peligrosos . [39] El telescopio utilizará un sistema de refrigeración 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 posición en órbita a fin de mantener su posición en SEL1 . Desde aquí, la misión buscará asteroides ocultos a los satélites terrestres por el resplandor del Sol. Está previsto su lanzamiento en 2026. [22] [23]
El telescopio para sondeos de objetos cercanos a la Tierra ( NEOSTEL ) es un proyecto financiado por la ESA , que se inicia con un prototipo inicial que se encuentra 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 todos los telescopios y podrá sondear la mayor parte del cielo visible en una sola noche. Si el prototipo inicial tiene éxito, se planea instalar 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, pero es equivalente al de un telescopio convencional de 1 metro. [40] [41]
El telescopio debería estar terminado a finales de 2019, y su instalación en el Monte Mufara, Sicilia, debería completarse en 2020, pero se retrasó hasta 2022. [24] [40] [42]
El Wide-field Infrared Survey Explorer es un telescopio espacial de infrarrojos de 0,4 m de longitud de onda lanzado en diciembre de 2009, [43] [44] [45] y puesto en hibernación en febrero de 2011. [46] Fue reactivado en 2013 específicamente para buscar objetos cercanos a la Tierra en el marco de la misión NEOWISE . [47] En esta etapa, el refrigerante criogénico de la nave espacial se había agotado y, por lo tanto, solo se podían utilizar dos de los cuatro sensores de la nave espacial. Si bien esto todavía ha llevado 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. [20] La próxima generación de telescopios espaciales infrarrojos ha sido diseñada para que no necesiten refrigeración criogénica. [48]
Pan-STARRS , el "Telescopio de Sondeo 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. [49] 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 Hawái (tres cuartas partes de todo el cielo) hasta la magnitud aparente 24. El sondeo Pan-STARRS NEO busca en todo el cielo al norte de la declinación −47,5. [50] Se necesitan de tres a cuatro semanas para sondear todo el cielo. [51] [52]
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 tecnología avanzada de servocontrol, que lo convierte en uno de los telescopios más rápidos y ágiles de su tamaño. [53] [54] 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 y, por lo tanto, es capaz de ambas. [55]
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 de telescopio se trasladaría a la Estación Naval de Comunicaciones Harold E. Holt en Exmouth, Australia Occidental . El SST se trasladó a Australia en 2017, capturó su primera luz en 2020 y, tras un programa de pruebas de dos años y medio, entró en funcionamiento en septiembre de 2022. [56] [57]
Spacewatch fue una de las primeras empresas de sondeo del cielo centradas en la búsqueda de asteroides cercanos a la Tierra, fundada en 1980. Fue la primera en utilizar sensores de imagen CCD para buscarlos y la primera en desarrollar software para detectar objetos en movimiento de forma automática en tiempo real . Esto condujo a un enorme aumento de la productividad. Antes de 1990 se hacían unos pocos cientos de observaciones al año. Tras la automatización, la productividad anual aumentó en un factor de 100, lo que dio lugar a decenas de miles de observaciones al año. Esto allanó el camino para los sondeos que tenemos hoy. [26]
Aunque el sondeo todavía está en funcionamiento, en 1998 fue reemplazado por el Catalina Sky Survey. Desde entonces se ha centrado en el seguimiento de los descubrimientos de otros sondeos, en lugar de realizar nuevos descubrimientos por sí mismo. En particular, su objetivo es evitar que los PHO de alta prioridad se pierdan después de su descubrimiento. Los telescopios de sondeo son de 1,8 m y 0,9 m. Los dos telescopios de seguimiento son de 2,3 m y 4 m. [26]
La Zwicky Transient Facility (ZTF) se puso en servicio en 2018, reemplazando a la Intermediate Palomar Transient Factory (2009-2017). Está diseñada 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. [58] [59] Se espera que la cantidad de datos producidos por ZTF sea 10 veces mayor que su predecesor. [60]
Una vez que se ha descubierto y notificado 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 de intercambio mundial de información sobre las órbitas de asteroides. Publica listas de nuevos descubrimientos que necesitan verificación y 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 ordinarios 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 Gran Observatorio de Shefford en el jardín trasero del aficionado Peter Birtwhistle suele enviar miles de observaciones al Centro de Planetas Menores cada año. [62] [20] No obstante, algunos estudios (por ejemplo, CSS y Spacewatch) tienen sus propios telescopios de seguimiento dedicados. [26]
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. Para entonces, puede que sea demasiado débil para detectarlo y corra el riesgo de convertirse en un asteroide perdido . Cuantas más observaciones se realicen y cuanto 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 lo tanto, las acciones que deben tomarse (si es que hay que tomarlas). 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. [63] 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 lo brillante que parece en el espectro visible. Usando conjuntamente mediciones infrarrojas térmicas y visibles, un modelo térmico del asteroide puede estimar su tamaño con una precisión de aproximadamente el 10% del tamaño real.
Un ejemplo de este tipo de observación de seguimiento fue la de 3671 Dionysus realizada por UKIRT , el telescopio infrarrojo más grande del mundo en ese momento (1997). [64] Un segundo ejemplo fueron las observaciones de seguimiento de 2013 del Observatorio Espacial Herschel de la ESA de 99942 Apophis , que mostraron que era un 20% más grande y un 75% más masivo de lo estimado previamente. [65] Sin embargo, este tipo de observaciones de seguimiento son raras. Las estimaciones de tamaño de la mayoría de los asteroides cercanos a la Tierra se basan solo en la luz visible. [66]
Si el objeto fue descubierto inicialmente por un telescopio de sondeo infrarrojo, entonces se dispondrá de una estimación precisa del tamaño con el seguimiento en luz visible, y no será necesario el seguimiento infrarrojo. Sin embargo, ninguno de los telescopios de sondeo terrestres enumerados anteriormente funciona en longitudes de onda infrarrojas térmicas. El satélite NEOWISE tenía dos sensores infrarrojos térmicos, pero dejaron de funcionar cuando se agotó el criógeno . Por lo tanto, actualmente no hay estudios del cielo infrarrojos térmicos activos que se centren en descubrir objetos cercanos a la Tierra. Hay planes para un nuevo telescopio de sondeo 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 de impacto, sino que se basa únicamente en los parámetros de la órbita y da una medida inicial de lo cerca que podría llegar el asteroide de la Tierra. Si la MOID es grande, entonces los dos objetos nunca se acercan entre sí. En este caso, a menos que la órbita del asteroide se perturbe de modo que la MOID se reduzca en algún momento en el futuro, nunca impactará con la Tierra y puede ignorarse. Sin embargo, si la MOID es pequeña, entonces es necesario realizar cálculos más detallados para determinar si ocurrirá un impacto en el futuro. Los asteroides con una MOID de menos de 0,05 UA y una magnitud absoluta más brillante que 22 se clasifican como asteroides potencialmente peligrosos . [67]
Una vez que se conoce la órbita inicial , se pueden pronosticar las posiciones potenciales 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 terrestre , 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 1000 simulaciones y 73 dan como resultado un impacto, entonces la predicción sería una probabilidad de impacto del 7,3 %. [68]
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 de órbitas de asteroides cercanos a la Tierra que se mantiene de forma continua y (casi) automática. 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. [69]
El sitio web de NEODyS incluye una página de riesgos en la que se muestran en una lista de riesgos todos los NEOs con probabilidades de impactar la Tierra mayores de 10 −11 desde ahora hasta el año 2100. En la tabla de la lista de riesgos los NEOs se dividen en:
Cada objeto tiene su propia tabla de impacto (IT) que muestra muchos parámetros útiles para determinar la evaluación de riesgos. [70]
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 el sistema 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 comprobación cruzada y una corroboración útiles.
Actualmente, no se pronostica ningún impacto (el impacto individual con mayor probabilidad actualmente enumerado es el asteroide 2010 RF 12 de ~7 m , que pasará por la Tierra en septiembre de 2095 con solo un 10 % de posibilidades de impacto; su tamaño también es lo suficientemente pequeño como para que cualquier daño de un impacto sea mínimo). [71] [72]
Las elipses del diagrama de la derecha muestran la posición prevista de un asteroide de ejemplo en su aproximación más cercana a la Tierra. Al principio, con sólo unas pocas observaciones de asteroides, la elipse de error es muy grande e incluye la Tierra. La probabilidad de predicción de impacto es pequeña porque la Tierra cubre una pequeña fracción de la gran elipse de error. (A menudo, la elipse de error se extiende por decenas o cientos de millones de kilómetros). Las observaciones posteriores reducen la elipse de error. Si aún incluye la Tierra, esto aumenta la probabilidad de impacto prevista, ya que la Tierra de tamaño fijo ahora cubre una fracción mayor de la región de error más pequeña. Finalmente, aún más observaciones (a menudo observaciones de radar o el descubrimiento de un avistamiento anterior del mismo asteroide en imágenes de archivo mucho más antiguas) reducen la elipse, generalmente revelando que la Tierra está fuera de la región de error más pequeña y la probabilidad de impacto es entonces cercana a cero. [73] En casos raros, la Tierra permanece en la elipse de error cada vez más reducida y la probabilidad de impacto entonces se acerca a uno.
En el caso de los asteroides que están en camino de impactar contra la Tierra, la probabilidad de impacto prevista no deja de aumentar a medida que se realizan más observaciones. Este patrón inicialmente muy similar hace que sea difícil diferenciar rápidamente entre los asteroides que estarán a millones de kilómetros de la Tierra y los que realmente la impactarán. Esto, a su vez, dificulta decidir cuándo dar la alarma, ya que obtener 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 “El niño que gritó lobo” si el asteroide de hecho no toca la Tierra. La NASA dará la alerta si un asteroide tiene una probabilidad de impacto superior al 1%.
En diciembre de 2004, cuando se estimó 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. [74]
Una vez que se ha previsto un impacto, es necesario evaluar la gravedad potencial y elaborar un plan de respuesta. [2] Según el momento del impacto y la gravedad prevista, esto puede ser tan simple como dar una advertencia a los ciudadanos. Por ejemplo, aunque no se predijo, 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 estudiantes que se mantuvieran alejados de las ventanas de la sala y que realizaran una maniobra de agacharse y cubrirse . La maestra, que permaneció de pie, resultó gravemente herida cuando llegó la explosión y el vidrio de la ventana le cortó un tendón de uno de sus brazos y el muslo izquierdo , pero ninguno de sus estudiantes, a quienes ordenó esconderse debajo de sus escritorios, sufrió laceraciones. [75] [76] Si se hubiera previsto 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. [77]
Si se predice 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 el 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 al desviar cinéticamente una luna planetaria menor , un asteroide NEO no peligroso llamado Dimorphos con la ayuda de la nave espacial DART . [78] 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). [79] [80] La colisión redujo con éxito el período orbital de Dimorphos alrededor de Didymos en32 ± 2 minutos. [81] [82] [83] [84]
La eficacia del sistema actual se puede evaluar de varias maneras. El diagrama siguiente ilustra la cantidad de impactos predichos con éxito cada año en comparación con la cantidad de impactos de asteroides no previstos registrados por sensores de infrasonidos diseñados para detectar la detonación de dispositivos nucleares . [85] Muestra que la tasa de éxito aumenta con el tiempo, pero que la gran mayoría aún no se alcanza.
Un problema con la evaluación de 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 que no se detectan tienden a ser pequeños, y pasar por alto asteroides pequeños es relativamente poco importante. Por el contrario, pasar por alto un gran asteroide que impacta en el lado diurno es muy problemático, y el meteorito de tamaño mediano imprevisto de Chelyabinsk ofrece un ejemplo leve de la vida real. Para evaluar la eficacia de la detección de los asteroides más grandes (poco frecuentes) que sí importan, se necesita un enfoque diferente.
Esa efectividad para asteroides más grandes se puede evaluar observando los tiempos de advertencia para asteroides que no impactaron la Tierra pero estuvieron cerca. El diagrama a continuación para asteroides que se acercaron más que la Luna muestra con qué anticipación de su aproximación más cercana fueron detectados por primera vez. A diferencia de los impactos de asteroides reales, donde los sensores de infrasonidos proporcionan la verdad del terreno , es imposible saber con certeza cuántos acercamientos cercanos no fueron detectados. Por lo tanto, el gráfico a continuación y por construcción excluye cualquier asteroide que pasó completamente desapercibido. De los asteroides que fueron detectados, el diagrama muestra que aproximadamente la mitad no se detectaron hasta después de haber pasado por la Tierra. Si hubieran estado en curso para impactar la Tierra, no se habrían visto antes de que lo hicieran, 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 haber pasado. Se estima que es alrededor de 100 veces más masivo que el meteoro de Chelyabinsk .
Cabe señalar que el número de detecciones aumenta a medida que se ponen en funcionamiento 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 gráficos a continuación visualizan los tiempos de advertencia de los acercamientos enumerados 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.
Magnitud abdominal 30 y mayor
(tamaño de una persona para comparación)
Magnitud abdominal 29-30
Magnitud absoluta 28-29
Magnitud absoluta 27-28
Magnitud absoluta 26-27
(Tamaño probable del meteorito de Cheliábinsk )
Magnitud absoluta 25-26
Magnitud absoluta menor a 25 (la más grande)
Como se puede observar, la capacidad de predecir asteroides de mayor tamaño ha mejorado significativamente desde los primeros años del siglo XXI; algunos de ellos ya están catalogados (se predicen con más de un año de antelación) o tienen tiempos de alerta temprana utilizables (superiores a 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 nueve horas. Sin embargo, hay un cierto retraso entre la observación inicial del asteroide, el envío de los datos y las observaciones y cálculos posteriores que conducen a la realización de una predicción del impacto.
Además de los telescopios ya financiados mencionados anteriormente, la NASA ha sugerido dos enfoques separados 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 esta es la mayor debilidad del sistema actual. El primer enfoque utiliza telescopios terrestres más potentes similares al LSST . [86] Al estar basados en tierra, estos telescopios seguirán observando solo una parte del cielo alrededor de la Tierra . En particular, todos los telescopios terrestres tienen un gran punto ciego para cualquier asteroide que venga en la dirección del Sol . [13] Además, se ven afectados por las condiciones climáticas, el resplandor atmosférico y la fase de la Luna .
Para evitar 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 el problema del cielo azul que superar y, por lo tanto, pueden detectar asteroides mucho más cerca en el cielo del Sol que los telescopios terrestres. [72] Sin verse afectados por el clima o la luminiscencia atmosférica, también pueden funcionar las 24 horas del día durante todo el año. Finalmente, los telescopios en el espacio tienen la ventaja de poder usar sensores infrarrojos sin la interferencia de la atmósfera terrestre . Estos sensores son mejores para detectar asteroides que los sensores ópticos, y aunque hay algunos telescopios infrarrojos terrestres como UKIRT , [87] 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 basadas en la Tierra y en el espacio se complementan entre sí hasta cierto punto. [13] Aunque la mayor parte del espectro IR está bloqueado por la atmósfera terrestre, la banda de frecuencia térmica (infrarrojos de longitud de onda larga) muy útil no está bloqueada (ver el espacio a 10 μm en el diagrama siguiente). Esto permite la posibilidad de realizar estudios de imágenes térmicas terrestres diseñados para detectar asteroides cercanos a la Tierra, aunque actualmente no hay ninguno planeado.
Existe un problema adicional que ni siquiera los telescopios en órbita terrestre pueden superar (a menos que operen en el espectro infrarrojo térmico ). Se trata de la iluminación. Los asteroides pasan por fases similares a las fases lunares . Aunque un telescopio en órbita pueda tener una visión sin obstáculos de un objeto que esté 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 que mira hacia el lado opuesto a la Tierra, como es el caso de la Luna cuando está en una 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 (ver gráfico y diagrama a continuación).
Este problema se puede resolver mediante el uso de sondeos térmicos infrarrojos (ya sea desde tierra o desde el espacio). Los telescopios ordinarios dependen de la observación de la luz reflejada por el Sol, por lo que se produce el efecto de oposición. Los telescopios que detectan la luz térmica infrarroja dependen únicamente de la temperatura del objeto. Su resplandor térmico se puede detectar desde cualquier ángulo y es particularmente útil para diferenciar los asteroides de las estrellas de fondo, que tienen una firma térmica diferente. [63]
Este problema también se puede resolver sin utilizar el infrarrojo térmico, colocando un telescopio espacial lejos de la Tierra, más cerca del Sol. El telescopio puede entonces mirar hacia la Tierra desde la misma dirección que el Sol, y cualquier asteroide más cercano a la Tierra que el telescopio estará entonces 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 el punto de Lagrange Sol-Tierra L1 (SEL1). Está 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. [13] Un problema con esta posición es el resplandor de la Tierra. Mirando hacia afuera desde SEL1, la Tierra misma está en pleno 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 entre sí.
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 de la Tierra, pero a una mayor distancia. A diferencia de un telescopio en el punto de Lagrange SEL1 , no permanecería sincronizado con la Tierra, sino que orbitaría el Sol a una velocidad similar a la de Venus. Debido a esto, no estaría a menudo en posición de proporcionar ninguna advertencia de asteroides poco antes del impacto, pero estaría en una buena posición para catalogar objetos antes de que estén en la aproximación final, especialmente aquellos que orbitan principalmente más cerca del Sol. [13] Un problema de estar tan cerca del Sol como Venus es que la nave puede estar demasiado caliente para usar longitudes de onda infrarrojas . Un segundo problema sería las comunicaciones. Como el telescopio estará muy lejos de la Tierra durante la mayor parte del año (e incluso detrás del Sol en algunos puntos), la comunicación a menudo sería lenta y, a veces, imposible, sin mejoras costosas en la Red de Espacio Profundo . [13]
Esta tabla resume cuáles de los diversos problemas que encuentran los telescopios actuales se resuelven con las distintas soluciones.
En 2017, la NASA propuso una serie de soluciones alternativas para detectar el 90% de los objetos cercanos a la Tierra de un tamaño de 140 m o más en las próximas décadas. Como la sensibilidad de detección disminuye con el tamaño, pero no se interrumpe, 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 de Lagrange SEL1 . [13] [2] [72] Varios telescopios terrestres de gran tamaño ya se encuentran en las últimas etapas de construcción (ver arriba). Una misión espacial ubicada en SEL1, NEOSM, también ha sido financiada ahora. Su lanzamiento está previsto para 2026. [22] [23]
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 se predijeron de antemano. [88] Esta lista también incluiría cualquier objeto identificado con más del 50% de posibilidades de impactar en el futuro, pero no se predicen tales impactos futuros en este momento. [89] 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, en 2022 se encontró el meteoroide CNEOS20200918 en los datos de archivo de ATLAS, fotografiado 10 minutos antes de su impacto el 18 de septiembre de 2020. Aunque técnicamente podría haber sido descubierto antes del impacto, solo se lo detectó en retrospectiva. [98]
También se han observado varios objetos en órbita que pueden haber impactado poco después de ser observados, pero que tal vez no lo hayan hecho. Es difícil saber el número real de estos posibles impactadores, ya que los tracklets no confirmados tienen una amplia gama de órbitas posibles, y solo una parte de ellas son consistentes con el impacto en la Tierra. Un ejemplo es A106fgF , un objeto observado el 22 de enero de 2018 con un arco de observación de solo 39 minutos. [nota 19]
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