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Ruta del objeto extrasolar hiperbólico ʻOumuamua , el primer objeto interestelar confirmado, descubierto en 2017

Un objeto interestelar es un objeto astronómico (como un asteroide , un cometa o un planeta rebelde , pero no una estrella ) en el espacio interestelar que no está unido 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]

El primer objeto interestelar descubierto en el 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.

Nomenclatura

Con el primer descubrimiento de un objeto interestelar, la IAU ha propuesto una nueva serie de designaciones de cuerpos pequeños para objetos interestelares, los números I, similares al sistema de numeración de cometas. El Minor Planet Center asignará los números. Las designaciones provisionales para objetos interestelares se manejarán utilizando el prefijo C / o A / (cometa o asteroide), según corresponda. [4]

Resumen

Cometa Machholz 1 (96P / Machholz) visto por STEREO-A (abril de 2007)
El ápice solar , la dirección del movimiento del Sol en el Estándar Local de Descanso , está hacia un punto entre Hércules y Lyra . RA 18h28m y diciembre 30 ° N (Época J2000.0)

Los astrónomos estiman que varios objetos interestelares de origen extrasolar (como 'Oumuamua) pasan dentro de la órbita de la Tierra cada año, [5] y que 10.000 pasan dentro de la órbita de Neptuno en un día determinado. [6]

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 ápice solar . [7] 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 [8] se utilizó para colocar límites superiores a su densidad en el espacio interestelar. Un artículo de Torbett indicó que la densidad no era superior a 10 13 (10 billones ) de cometas por parsec cúbico . [9]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 de David C. Jewitt y sus colegas, luego de la detección de 'Oumuamua , predice que "la población en estado estable de objetos interestelares similares a una escala de ~ 100 m dentro de la órbita de Neptuno es ~ 1 × 10 4 , cada uno con un tiempo de residencia de ~ 10 años ". [10]

Los modelos actuales de formación de nubes de Oort predicen que se expulsan más cometas al espacio interestelar 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 el 90-99% de los cometas son expulsados. [11] 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. [12] [13] [14]

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 unido gravitacionalmente al Sol, pasó cerca de Júpiter y se aceleró lo suficiente 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. [15] Se dirige al espacio interestelar.

Debido a las actuales dificultades de observación, un objeto interestelar generalmente solo puede detectarse si pasa por el Sistema Solar , donde se puede distinguir por su trayectoria fuertemente hiperbólica y su exceso de velocidad hiperbólica de más de unos pocos km / s, lo que demuestra que no es ligado gravitacionalmente al sol. [2] [16] En contraste, los objetos ligados gravitacionalmente siguen órbitas elípticas alrededor del Sol. (Hay algunos objetos cuyas órbitas son tan cercanas a las parabólicas que su estado ligado gravitacionalmente no está claro).

Un cometa interestelar probablemente puede, en raras ocasiones, 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. [9] 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. [8] [17]

Amir Siraj y Avi Loeb propusieron una búsqueda de objetos tipo ʻOumuamua que están atrapados en el Sistema Solar como resultado de la pérdida de energía orbital a través de un encuentro cercano con Júpiter. [18] [19] Identificaron candidatos a centauros , como 2017 SV 13 y 2018 TL 6 , como objetos interestelares capturados que podrían ser visitados por misiones dedicadas. [20] Los autores señalaron que los futuros estudios del cielo, como con LSST , 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. [21] 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. [22] Los astrónomos de Harvard sugieren que la materia, y las esporas potencialmente inactivas, se pueden intercambiar a través de grandes distancias. [23] 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 cubren toda la gama de tamaños, desde objetos de un kilómetro de gran tamaño 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. [24]

Los visitantes interestelares en el Sistema Solar cubren toda la gama de tamaños, desde objetos de un kilómetro de gran tamaño 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 (ver Figura). [25] Las partículas de polvo interestelar más pequeñas se filtran 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 micrómetros). Estos pueden variar ampliamente en velocidad y direccionalidad. [26]La identificación de meteoritos interestelares, observados en la atmósfera de la Tierra como meteoros, es un gran desafío y requiere mediciones de alta precisión y exámenes de error apropiados. [27] De lo contrario, los errores de medición pueden transferir órbitas casi parabólicas por encima del límite parabólico y crear una población artificial de partículas hiperbólicas, a menudo interpretadas como de origen interestelar. [28] Grandes visitantes interestelares como asteroides y cometas se detectaron por primera vez en el sistema solar en 2017 (1I / 'Oumuamua) y 2019 (2I / Borisov) y se espera que se detecten con mayor frecuencia con nuevos telescopios, por ejemplo, el Vera Rubin. Observatorio. Amir Siraj y Avi Loeb han predicho que el Observatorio Vera C. Rubinserá capaz de detectar una anisotropía en la distribución de los objetos interestelares debido al movimiento del Sol en relación con el Estándar Local de Descanso e identificar la velocidad de expulsión característica de los objetos interestelares de sus estrellas madre. [29] [30]

Objetos confirmados

1I / 2017 U1 (ʻOumuamua)

El primer objeto interestelar confirmado, 'Oumuamua, [31] saliendo del Sistema Solar (concepto artístico)

Un objeto tenue fue descubierto el 19 de octubre de 2017 por el telescopio Pan-STARRS , 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. [32] 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. [33] [34]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 en ser descubierto, "I" para interestelar, y "'Oumuamua" es una palabra hawaiana que significa "un mensajero de lejos llegando primero ". [35]

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 congelación , al igual que los asteroides rocosos, cometas extintos y damocloides que conocemos del Sistema Solar. Esto es solo una sugerencia, ya que 'Oumuamua podría muy bien haber perdido todos los volátiles de la superficie por eones de exposición a la radiación cósmica en el espacio interestelar, desarrollando una capa de corteza gruesa después de ser expulsada de su sistema original.

Velocidad interestelar entrante ()
ObjetoVelocidad
C / 2012 S1 (ISON)
(
cometa Nube de Oort débilmente hiperbólico )		0,2 km / s
0,04 au / año [36]
Voyager 1
(para comparación)		16,9 km / s
3,57 au / año [37]
1I / 2017 U1 (ʻOumuamua)26,33 km / s
5,55 au / año [38]
2I / Borisov32,1 km / s
6,77 au / año [39]
2014Ene08 bólido
(en revisión por pares )		43,8 km / s
9,24 au / año [40]

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 domésticos desde los cuales 'Oumuamua pudo haber comenzado su viaje interestelar. [41] [42]

2I / Borisov

Borisov, el primer cometa rebelde confirmado y el segundo objeto interestelar confirmado, fotografiado aquí a finales de 2019 junto a una galaxia distante

El objeto fue descubierto el 30 de agosto de 2019 en MARGO, Nauchnyy, Crimea por Gennadiy Borisov utilizando su telescopio personalizado de 0,65 metros. [43] 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 a la que se encuentra en los cometas típicos de la Nube de Oort . [44] [45] [46] El grupo de trabajo de la IAU para la nomenclatura de cuerpos pequeños mantuvo el nombre de Borisov, dando al cometa la designación interestelar de 2I / Borisov. [47]El 12 de marzo de 2020, los astrónomos informaron evidencia de observación de "fragmentación del núcleo en curso" del cometa 2I / Borisov . [48]

Candidatos

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 centauro como 2017 SV 13 y 2018 TL 6 . [49] Todos ellos orbitan alrededor del Sol, pero pueden haber sido capturados en un pasado distante.

El 8 de enero de 2014, un bólido que fue identificado por Loeb y Siraj como un objeto potencialmente interestelar originado en una órbita hiperbólica libre explotó en la atmósfera sobre el norte de Papúa Nueva Guinea . [40] Tenía una excentricidad de 2,4, una inclinación de 10 ° y una velocidad de 43,8 km / s cuando estaba fuera del Sistema Solar. Esto lo haría notablemente más rápido que ʻOumuamua, que era de 26,3 km / s cuando estaba fuera del Sistema Solar. Se estima que el meteoroide tenía 0,9 metros de diámetro. Otros astrónomos dudan del origen interestelar porque el catálogo de meteoroides utilizado no informa incertidumbres sobre la velocidad entrante. [50] La validez de cualquier punto de datos (especialmente para meteoroides más pequeños) sigue siendo cuestionable.

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 destellos de radio de colisiones con estrellas de neutrones . [51] [52] [53] [54]

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. [55]

La Iniciativa de Estudios Interestelares (i4is) lanzó el Proyecto Lyra para evaluar la viabilidad de una misión a ʻOumuamua . [56] Se sugirieron varias opciones para enviar una nave espacial a ʻOumuamua en un período de tiempo de 5 a 25 años. [57] [58] 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 . [59]^^ Se exploraron las diferentes duraciones de la 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 colocará en el punto L 2 Sol-Tierra para esperar a que un cometa adecuado de largo período intercepte y sobrevuele para su estudio. [60] En caso de que no se identifique un cometa adecuado durante su espera de 3 años, la nave espacial podría tener la tarea de interceptar un objeto interestelar con poca antelación, si es posible. [61]

Ver también

  • Asteroide hiperbólico
  • Lista de objetos del Sistema Solar por mayor afelio  - artículo de la lista de Wikipedia

Referencias

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Enlaces externos

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