Cita con ʻOumuamua, el visitante de otra estrella | Astronáutica

Cita con ʻOumuamua, el visitante de otra estrella | Astronáutica

El 9 de septiembre de 2017 ocurrió un hecho insólito. Un pequeño objeto de unos 160 metros de diámetro pasó por su punto más cercano al Sol a una distancia de 38 millones de kilómetros a la sorprendente velocidad de 317.000 km/h. Habían pasado millones de años desde que este cuerpo había sido bañado por la luz de una estrella de cerca. Este hecho en sí mismo no tiene nada de especial. Millones de objetos de roca y hielo orbitan el Sol a enormes distancias y algunos de ellos se aproximan al Sol solamente durante un breve periodo de tiempo. Pero en este caso la diferencia era que la última estrella por la que había pasado no era el Sol.

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La sonda New Horizons pasa por el objeto del cinturón de Kuiper 2014 MU69, quizás parecido a ‘Oumuamua (NASA).

Y es que el misterioso cuerpo era nada más y nada menos que de un asteroide interestelar. Su paso por el Sol fue el primero y último de este cuerpo errante, que se alejó para no volver. No sería descubierto por nuestra civilización hasta el 18 de octubre gracias al telescopio PANSTARRS y recibió la designación C/2017 U1. Aparentemente se trataba de un cometa corriente y moliente similar a muchos otros que proceden de la lejana nube de Oort siguiendo una órbita muy elíptica. Pero los cálculos de su trayectoria sorprendieron a propios y extraños cuando se comprobó que seguía una órbita hiperbólica. O lo que es lo mismo, venía del espacio interestelar.

Al principio fuimos muchos los que pensamos que en realidad el objeto procedía de nuestro sistema solar y que la trayectoria hiperbólica de escape era un producto de los cálculos imprecisos derivados de las escasas observaciones o las perturbaciones gravitatorias. Pero pasaron los días, se hicieron más observaciones y la excentricidad de C/2017 U1 no bajaba de 1,18 (por encima de 1 hablamos de una órbita hiperbólica procedente del espacio interestelar) y no se pudo conectar la órbita con ninguna perturbación gravitatoria significativa dentro del sistema solar. Al mismo tiempo no se observó ninguna coma —el gas y el polvo que emiten los cometas al acercarse al Sol— alrededor del objeto tras su paso por el perihelio, por lo que pronto pasó a ser designado como asteroide A/2017 U1 en vez de cometa. Aunque recordemos que se trata de una distinción puramente observacional, puesto que no existe una línea divisoria clara entre ambos tipos de objetos astronómicos.

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Trayectoria de ‘Oumuamua (NASA).

Una vez confirmado su origen interestelar la Unión Astronómica Internacional decidió introducir la ‘I’ para designar los cuerpos interestelares similares a este visitante independientemente de su naturaleza. Además se bautizó al objeto como ʻOumuamua, que significa ‘llegar desde lejos’ en hawaiano (una decisión bastante desafortunada, tanto por lo cacofónico del nombre como por no elegir Rama, que, como todo el mundo sabe, era la elección lógica). Por lo tanto el nombre oficial del pequeño visitante interestelar es actualmente tanto 1I, 1I/2017 U1, 1I/ʻOumuamua o 1I/2017 U1 (ʻOumuamua), la opción que uno prefiera.

Pero no perdamos de vista lo más importante, ¿cuál es la verdadera naturaleza de ʻOumuamua?¿De dónde procede?¿Cuál es su sistema estelar de origen? Son preguntas difíciles de responder porque ʻOumuamua ha pasado zumbando por nuestro sistema solar y se aleja a una velocidad de 26 km/s para no volver nunca. Tenemos pocas observaciones disponibles, pero los espectros rudimentarios obtenidos indican un color rojizo, lo que podría ser una prueba de que posee sustancias orgánicas en su superficie como los objetos del cinturón de Kuiper del sistema solar. De ser así estaría formado por roca y hielos, aunque la ausencia de coma implica pocos volátiles superficiales.

La dirección del cielo de la que vino ʻOumuamua estaba cerca del ápex solar, en la constelación de la Lira. Es decir, la dirección hacia la que el Sol se mueve con respecto al centro galáctico. Esta dirección es la más lógica para un objeto interestelar que se encuentra ‘a la deriva’ y refuerza la hipótesis del origen interestelar de ʻOumuamua. Un grupo de astrónomos con Eric Gaidos a la cabeza ha calculado el movimiento relativo de ʻOumuamua con respecto a las estrellas vecinas y ha concluido que el visitante podría haberse formado originalmente en un cúmulo abierto de estrellas jóvenes como los que existen en las constelaciones meridionales de Carina y Columba. ʻOumuamua habría sido expulsado por un planeta gigante hace cuarenta millones de años aproximadamente a una velocidad de 1 o 2 km/s.

Ahora bien, ¿cómo fue expulsado de su sistema de nacimiento? Evidentemente, lo más probable es que fuera eyectado tras el encuentro con un planeta gigante. Durante la formación nuestro sistema solar los movimientos de los planetas gigantes expulsaron tantos cuerpos del cinturón de Kuiper que se quedó con apenas el 1% de su masa original. Pero para lanzar un objeto fuera de un sistema estelar se requiere no solo un planeta gigante, sino que esté a una distancia adecuada. Cuanto más lejos de la estrella se encuentre menor deberá ser su masa para poder expulsarlo. Por ejemplo, los jupíteres calientes o las supertierras calientes no pueden expulsar cuerpos similares a ʻOumuamua alrededor de una estrella de tipo solar aunque su masa sea enorme. En nuestro sistema solar los cuatro planetas gigantes son capaces de expulsar cuerpos como ʻOumuamua mediante encuentros gravitatorios, pero Júpiter y Neptuno son, con diferencia, los más eficientes (Júpiter es mucho más masivo, pero también está mucho más cerca del Sol). Por este motivo es probable que ʻOumuamua haya sido expulsado por un planeta como Urano o Neptuno a gran distancia de su estrella, lo que concuerda con una composición similar al cinturón de Kuiper. Curiosamente, este es un tipo de planeta extrasolar que apenas hemos encontrado al observar otras estrellas, pero en este caso la culpa la tienen los sesgos de los métodos de detección de exoplanetas.

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Exoplanetas detectados en función de su masa y distancia a la estrella. Las líneas verticales discontinuas bajo los límites de velocidad (líneas rojas) marcan la zona donde debería estar el planeta que pudo expulsar a ‘Oumuamua.

Y ahora viene lo más fascinante. ¿Podemos estudiar ʻOumuamua de cerca mediante una sonda? Podría parecer que solo pensar algo así es una locura. Recordemos que se está alejando de nuestro sistema solar a 26 km/s, así que cada segundo que pasa el pequeño visitante interestelar se aleja más y más. Y sin embargo, no es imposible. La organización británica i4is (Initiative for Interstellar Studies) ha analizado la trayectoria de ʻOumuamua y ha llegado a la conclusión de que una sonda podría alcanzarlo siempre y cuando sea lanzada dentro de entre cinco y diez años y abandone el sistema solar a velocidades de entre 33 y 76 km/s. En ese caso la sonda, que han denominado muy apropiadamente Proyecto Lira, tardaría en dar alcance al fugitivo interestelar entre cinco y treinta años.

Símbolo del Proyecto Lira (i4is).
Símbolo del Proyecto Lira (i4is).

Obviamente, cuanto más tiempo tardemos en lanzar la sonda más rápido tendrá que viajar para alcanzar a ʻOumuamua. Si despegase en 2018, que es imposible, tendría que viajar a una velocidad mínima de 26,75 km/s para darle caza en un intervalo de tiempo realista, pero si lo hiciese en 2027, una cifra más lógica, la velocidad mínima será de 37,4 km/s y llegaría al objetivo en quince años. ¿Se pueden alcanzar estas velocidades? No es sencillo, pero entra dentro de lo que puede lograr nuestra tecnología. Es cierto que el objeto humano más veloz que se aleja del sistema solar, la sonda Voyager 1, solo viaja a 16,6 km/s, pero se han concebido muchas propuestas de sondas interestelares o para estudiar la heliopausa que pueden alcanzar esas velocidades usando una combinación de técnicas diferentes.

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Duración de una misión a ‘Oumuamua en función de la velocidad y la fecha de lanzamiento (i4is).

Por ejemplo, la opción favorita es realizar una maniobra de asistencia gravitatoria de escape usando el Sol y Júpiter. Si además usamos algún sistema de propulsión que impulse la sonda durante su punto de máximo acercamiento con el Sol —aprovechando el famoso efecto Oberth—, la velocidad de escape puede superar perfectamente los 70 km/s, haciendo posible el encuentro con ʻOumuamua. Naturalmente, también son válidas velocidades inferiores. Por ejemplo, una trayectoria de escape a 40 km/s permitiría un encuentro con ʻOumuamua en 2051 a 23.300 millones de kilómetros (155 UA) del Sol. El problema es que para que esta maniobra sea efectiva la sonda debe acercarse mucho al Sol, a ser posible menos de tres radios solares (unos dos millones de kilómetros) lo que causaría un ligero problema de control de temperatura. Es por eso que a este tipo sobrevuelo —flyby en inglés— se le conoce cariñosamente como fryby (por fry, ‘freír’). En el caso de emplear sistemas de propulsión avanzados, como velas solares o velas láser, el tiempo de vuelo disminuye. Por ejemplo, si empleamos las nanovelas láser de 1 gramo propuestas para el proyecto Breakthrough Starshot se podría llegar al objetivo en siete años usando un láser de 2,74 megavatios (si la sonda es de diez gramos, algo más factible, el láser sería de 27,4 megavatios). En cualquier caso, podemos descartar esta tecnología por estar demasiado verde.

Trayectoria de Interstellar Probe (NASA).
Trayectoria del proyecto Interstellar Probe de 1999. La sonda alcanzaría una velocidad de 14 UA/año gracias a una vela solar y a una maniobra de asistencia gravitatoria con el Sol (NASA).
La sonda Interstellar Explorer de la NASA se aleja del Sol gracias a los motores iónicos de xenón, cuya luz azulada le da un aspecto fantasmagórico a la nave (NASA).
La sonda RISE (Realistic InterStellar Explorer) se aleja del Sol gracias a los motores iónicos de xenón, cuya luz azulada le da un aspecto fantasmagórico a la nave. Este proyecto de 2002 habría alcanzado una velocidad de 20 UA/año. Habría empleado RTGs de Americio 241 en vez de Plutonio 238. Una variante de esta sonda podría usarse para estudiar ‘Oumuamua (NASA).

Pero, ¿vale la pena mandar una sonda a ʻOumuamua? Sin ninguna duda, la respuesta es sí. ʻOumuamua es un visitante interestelar que se ha formado alrededor de otra estrella. Su estudio arrojaría claves fundamentales sobre los procesos de formación planetaria en otros sistemas estelares. ¡La naturaleza ha puesto un trozo de otro sistema solar a —casi— nuestro alcance!¡Y, por si fuera poco, durante el transcurso de nuestras cortas vidas! Además, después de que la sonda New Horizons sobrevuele de cerca 2014 MU69 dispondremos de datos de un objeto del cinturón de Kuiper con que comparar las observaciones de ʻOumuamua. En este caso, lo ideal sería que la nave pudiera liberar alguna subsonda que se estrellase contra ʻOumuamua para analizar la composición de su superficie en detalle como hizo Deep Impact con el cometa Tempel 1.

El problema es que el tiempo juega en nuestra contra y una sonda como el Proyecto Lira requeriría un nivel de financiación propio de una misión New Frontiers o Flagship de la NASA (uso de RTGs, grandes cohetes, etc.), misiones que normalmente requieren décadas para ser planificadas en detalle. Y, desgraciadamente, no tenemos tanto tiempo (ni dinero). Pero sería una verdadera lástima que dejemos pasar la oportunidad de tener una cita con ʻOumuamua. Un visitante de otra estrella nos espera en las profundidades del espacio.

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