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Efecto Yarkovsky:
1. Radiación de la superficie del asteroide
2. Asteroide en rotación progresiva
2.1 Ubicación con "Tarde"
3. Órbita del asteroide
4. Radiación del sol
No confundir con el efecto Yarkovsky – O'Keefe – Radzievskii – Paddack .

El efecto Yarkovsky es una fuerza que actúa sobre un cuerpo en rotación en el espacio causada por la emisión anisotrópica de fotones térmicos , que llevan impulso . Suele considerarse en relación con meteoroides o pequeños asteroides (de unos 10 cm a 10 km de diámetro), ya que su influencia es más significativa para estos cuerpos.

Historia del descubrimiento [ editar ]

El efecto fue descubierto por el ingeniero civil polaco- ruso [1] Ivan Osipovich Yarkovsky (1844-1902), quien trabajó en Rusia en problemas científicos en su tiempo libre. Escribiendo en un panfleto alrededor del año 1900, Yarkovsky señaló que el calentamiento diario de un objeto giratorio en el espacio haría que experimentara una fuerza que, aunque pequeña, podría provocar grandes efectos a largo plazo en las órbitas de cuerpos pequeños, especialmente meteoritos. y pequeños asteroides . La intuición de Yarkovsky se habría olvidado si no hubiera sido por el astrónomo estonio Ernst J. Öpik(1893-1985), quien leyó el panfleto de Yarkovsky en algún momento alrededor de 1909. Décadas más tarde, Öpik, recordando el panfleto de memoria, discutió la posible importancia del efecto Yarkovsky sobre el movimiento de los meteoritos en el Sistema Solar . [2]

Mecanismo [ editar ]

El efecto Yarkovsky es una consecuencia del hecho de que el cambio en la temperatura de un objeto calentado por la radiación (y, por lo tanto, la intensidad de la radiación térmica del objeto) va por detrás de los cambios en la radiación entrante. Es decir, la superficie del objeto tarda en calentarse cuando se ilumina por primera vez y tarda en enfriarse cuando se detiene la iluminación. En general, el efecto tiene dos componentes:

  • Efecto diurno : en un cuerpo giratorio iluminado por el Sol (por ejemplo, un asteroide o la Tierra), la superficie se calienta por la radiación solar durante el día y se enfría durante la noche. Debido a las propiedades térmicas de la superficie, existe un desfase entre la absorción de la radiación del Sol y la emisión de esa misma radiación como calor, por lo que el punto más cálido en un cuerpo en rotación ocurre alrededor del sitio de las "2 PM" en el superficie, o poco después del mediodía. Esto da como resultado una diferencia entre las direcciones de absorción y reemisión de radiación, lo que produce una fuerza neta a lo largo de la dirección de movimiento de la órbita. Si el objeto es un rotador progrado , la fuerza está en la dirección del movimiento de la órbita y hace que el semieje mayorde la órbita para aumentar constantemente; el objeto se aleja del Sol en espiral. Un rotador retrógrado gira en espiral hacia adentro. El efecto diurno es el componente dominante para los cuerpos con un diámetro superior a unos 100 m. [3]
  • Efecto estacional : Esto es más fácil de entender para el caso idealizado de un cuerpo no giratorio que orbita alrededor del Sol, para el cual cada "año" consta exactamente de un "día". A medida que viaja alrededor de su órbita, el hemisferio del "crepúsculo", que se ha calentado durante un largo período de tiempo anterior, está invariablemente en la dirección del movimiento orbital. El exceso de radiación térmica en esta dirección provoca una fuerza de frenado que siempre provoca un giro en espiral hacia el interior del Sol. En la práctica, para los cuerpos en rotación, este efecto estacional aumenta junto con la inclinación axial . Domina solo si el efecto diurno es lo suficientemente pequeño. Esto puede ocurrir debido a una rotación muy rápida (no hay tiempo para refrescarse en el lado nocturno, por lo tanto, una longitud longitudinal casi uniformedistribución de temperatura), tamaño pequeño (todo el cuerpo se calienta) o una inclinación axial cercana a los 90 °. El efecto estacional es más importante para los fragmentos de asteroides más pequeños (desde unos pocos metros hasta unos 100 m), siempre que sus superficies no estén cubiertas por una capa de regolito aislante y no tengan rotaciones excesivamente lentas. Además, en escalas de tiempo muy largas en las que el eje de giro del cuerpo puede cambiarse repetidamente debido a colisiones (y, por lo tanto, también cambia la dirección del efecto diurno), el efecto estacional también tenderá a dominar. [3]

En general, el efecto depende del tamaño y afectará al eje semi-mayor de los asteroides más pequeños, mientras que los grandes asteroides prácticamente no se verán afectados. Para los asteroides del tamaño de un kilómetro, el efecto Yarkovsky es minúsculo durante períodos cortos: la fuerza sobre el asteroide 6489 Golevka se ha estimado en aproximadamente 0,25 newtons , para una aceleración neta de 10-12  m / s 2 . Pero es estable; Durante millones de años, la órbita de un asteroide se puede perturbar lo suficiente como para transportarlo desde el cinturón de asteroides al interior del Sistema Solar.

El mecanismo es más complicado para los cuerpos en órbitas fuertemente excéntricas .

Medida [ editar ]

El efecto se midió por primera vez en 1991-2003 en el asteroide 6489 Golevka . El asteroide se desvió 15 km de su posición prevista durante doce años (la órbita se estableció con gran precisión mediante una serie de observaciones de radar en 1991, 1995 y 1999 desde el radiotelescopio de Arecibo ). [4]

Sin una medición directa, es muy difícil predecir el resultado exacto del efecto Yarkovsky en la órbita de un asteroide determinado. Esto se debe a que la magnitud del efecto depende de muchas variables que son difíciles de determinar a partir de la limitada información observacional disponible. Estos incluyen la forma exacta del asteroide, su orientación y su albedo . Los cálculos se complican aún más por los efectos de la sombra y la "reiluminación" térmica, ya sea causada por cráteres locales o por una posible forma cóncava general. El efecto Yarkovsky también compite con la presión de radiación , cuyo efecto neto puede causar pequeñas fuerzas similares a largo plazo para cuerpos con variaciones de albedo o formas no esféricas.

Como ejemplo, incluso para el caso simple del efecto Yarkovsky estacional puro sobre un cuerpo esférico en una órbita circular con una oblicuidad de 90 ° , los cambios del eje semi-mayor podrían diferir hasta en un factor de dos entre el caso de un albedo uniforme y el caso de una fuerte asimetría albedo norte / sur. Dependiendo de la órbita del objeto y del eje de giro , el cambio de Yarkovsky del semieje mayor puede revertirse simplemente cambiando de una forma esférica a una no esférica.

A pesar de estas dificultades, la utilización del efecto Yarkovsky es un escenario bajo investigación para alterar el curso de los asteroides cercanos a la Tierra que pueden impactar la Tierra . Las posibles estrategias de desviación de asteroides incluyen "pintar" la superficie del asteroide o enfocar la radiación solar en el asteroide para alterar la intensidad del efecto Yarkovsky y así alterar la órbita del asteroide lejos de una colisión con la Tierra. [5] La misión OSIRIS-REx , lanzada en septiembre de 2016, estudia el efecto Yarkovsky en el asteroide Bennu . [6]

En 2020, los astrónomos confirmaron la aceleración de Yarkovsky del asteroide 99942 Apophis . Los hallazgos son relevantes para evitar el impacto de asteroides, ya que se pensaba que 99942 Apophis tenía una probabilidad muy pequeña de impacto en la Tierra en 2068, y el efecto Yarkovsky fue una fuente significativa de incertidumbre en la predicción. [7] [8] En 2021, una colaboración multidisciplinaria entre profesionales y aficionados combinó mediciones de radar terrestre y satelital de Gaia con observaciones de ocultación estelar de aficionados para refinar aún más la órbita de 99942 Apophis y medir la aceleración de Yarkovsky con alta precisión, dentro del 0.5%. Con estos, los astrónomos pudieron eliminar la posibilidad de una colisión con la Tierra durante al menos los próximos 100 años. [9]

Ver también [ editar ]

  • Asteroide
  • Efecto Poynting-Robertson
  • Presión de radiación
  • Efecto YORP

Referencias [ editar ]

  1. ^ Beekman, George (2005). "El científico casi olvidado John Osipovich Yarkovsky" . Revista de la Asociación Astronómica Británica . 115 (4): 207. Código Bibliográfico : 2005JBAA..115..207B .
  2. ^ Öpik, EJ (1951). "Probabilidades de colisión con los planetas y distribución de la materia interplanetaria". Actas de la Real Academia Irlandesa . 54A : 165-199. JSTOR 20488532 . 
  3. ^ a b Bottke, Jr., William F .; et al. (2006). "Los efectos Yarkovsky y YORP: implicaciones para la dinámica de los asteroides". Annu. Rev. Planeta Tierra. Sci. 34 : 157-191. Código bibliográfico : 2006AREPS..34..157B . doi : 10.1146 / annurev.earth.34.031405.125154 .
  4. ^ Chesley, Steven R .; et al. (2003). "Detección directa del efecto Yarkovsky a través de un radar que va al asteroide 6489 Golevka". Ciencia . 302 (5651): 1739-1742. Código Bibliográfico : 2003Sci ... 302.1739C . doi : 10.1126 / science.1091452 . PMID 14657492 . S2CID 21091302 .  
  5. ^ http://tamutimes.tamu.edu/2013/02/21/asteroids-no-match-for-paint-gun-says-prof/
  6. ^ OSIRIS-REx - Preguntas y respuestas
  7. ^ "El infame asteroide Apophis se está acelerando | EarthSky.org" . earthsky.org . Consultado el 10 de noviembre de 2020 .
  8. ^ Tholen, D .; Farnocchia, D. (1 de octubre de 2020). "Detección de la aceleración de Yarkovsky de (99942) Apophis" . Resúmenes de reuniones de la AAS / División de Ciencias Planetarias . 52 (6): 214.06. Código bibliográfico : 2020DPS .... 5221406T . Consultado el 10 de noviembre de 2020 .
  9. ^ https://www.cosmos.esa.int/web/gaia/iow_20210329/

Enlaces externos [ editar ]

  • Nugent, CR; Margot, JL; Chesley, SR; Vokrouhlický, D. (2012). "Detección de desviaciones del eje semimayor en 54 asteroides cercanos a la Tierra: nuevas medidas del efecto Yarkovsky". El diario astronómico . 144 (2): 60. arXiv : 1204.5990 . Código bibliográfico : 2012AJ .... 144 ... 60N . doi : 10.1088 / 0004-6256 / 144/2/60 . S2CID  26376355 .
  • Asteroide empujado por la luz solar: la medición más precisa del efecto Yarkovsky - ( ScienceDaily 2012-05-24)