objeto interestelar

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Un objeto interestelar es un asteroide o cometa que no está ligado gravitacionalmente a ninguna estrella y que proviene del espacio interestelar. Se distingue por tener una órbita hiperbólica con excentricidad >1 respecto al Sol, lo que indica su origen extrasolar. Se han confirmado dos de estos objetos: 1I/ʻOumuamua (2017), un cuerpo rocoso sin coma cometaria pero con aceleración no gravitacional, posiblemente de forma alargada; y 2I/Borisov (2019), un cometa con coma y cola típicas, pero extremadamente rico en monóxido de carbono. Se espera que los cuerpos interestelares atraviesen el sistema solar con regularidad, pero son difíciles de detectar debido a su débil brillo.

History

Se sospechaba desde hace tiempo la existencia de cuerpos expulsados, pero las pruebas llegaron en 2017 cuando el telescopio Pan-STARRS descubrió a ʻOumuamua. El segundo objeto, 2I/Borisov, fue descubierto por el astrónomo aficionado Gennadiy Borisov en 2019.

How it works

Imagina que juegas al billar: un golpe fuerte puede lanzar una bola de otra mesa a la tuya. Así, los planetas gigantes expulsan cuerpos pequeños del sistema con su gravedad.

💡 ʻOumuamua significa 'explorador' o 'mensajero de lejos' en hawaiano, y su velocidad era tan alta que se alejó al espacio interestelar pocos meses después de su descubrimiento.

Un objeto interestelar (ISO, por sus siglas en inglés) es un cuerpo menor del sistema solar cuya velocidad en el infinito (v_inf) supera la velocidad de escape local del Sol, lo que indica una órbita hiperbólica y un origen interestelar. La distribución isótropa de velocidades estelares en la Galaxia da un valor característico de v_inf de unos 25 km/s. Los objetos pueden ser expulsados de sistemas planetarios por interacciones gravitacionales con planetas gigantes. Se estima que en el sistema solar, dentro de la órbita de Neptuno, hay en cada momento unos 10^4 cuerpos interestelares de tamaño > 100 m. Ofrecen una oportunidad única para estudiar in situ la composición de planetesimales de otras estrellas. ʻOumuamua mostró una variabilidad de brillo con una amplitud >2.5 magnitudes y un período de ~8 horas, lo que se interpreta como una forma muy alargada (relación de ejes de hasta 10:1) o como un disco plano. La aceleración no gravitacional se explica por desgasificación o por presión de la radiación solar. 2I/Borisov mostró una alta relación CO/H2O, que lo diferencia de los cometas del sistema solar e indica que se formó en una región fría del disco protoplanetario.

History

La idea de cometas interestelares fue discutida por teóricos (como Jan Oort) desde mediados del siglo XX. El primer descubrimiento ocurrió el 19 de octubre de 2017 con el sistema Pan-STARRS1 en Hawái: el objeto C/2017 U1, posteriormente renombrado 1I/ʻOumuamua. Su naturaleza interestelar se confirmó por la órbita hiperbólica con v_inf ~ 26 km/s. El segundo objeto, 2I/Borisov, fue descubierto el 30 de agosto de 2019 por Gennadiy Borisov; la actividad cometaria facilitó la espectroscopía. Están en desarrollo misiones (como Comet Interceptor de ESA/JAXA) para interceptar futuros objetos.

How it works

Los objetos se forman en discos protoplanetarios de otras estrellas como planetesimales; los planetas gigantes los dispersan, impartiéndoles una velocidad superior a la parabólica respecto a la estrella. Algunos escapan al espacio interestelar. Al acercarse al Sol, el momento angular y la energía determinan una trayectoria hiperbólica. Manifestaciones observacionales: astrometría para determinar la órbita, fotometría para la forma y rotación, espectroscopía para la composición. Para ʻOumuamua se aplicó un modelo de presión de radiación para explicar la aceleración no gravitacional. Leyes: ley de gravitación universal de Newton para la trayectoria, conservación de la energía para la órbita hiperbólica, ecuaciones de movimiento con fuerzas no conservativas. No se aplica el efecto de lente gravitacional (masas pequeñas).

v_{\infty} = \sqrt{\frac{2E}{m}}

v_∞: velocidad del objeto a distancia infinita del Sol (exceso de velocidad hiperbólica, ~26 km/s para ʻOumuamua), E: energía mecánica total del cuerpo (cinética + potencial), m: masa del objeto

e = \sqrt{1 + \frac{2Eh^2}{\mu^2 m}}

e: excentricidad orbital (adimensional), E: energía mecánica total, h: momento angular específico, μ: parámetro gravitacional del Sol (μ = G M_sun, G: constante gravitacional (≈ 6.674×10⁻¹¹ m³/(kg·s²)), M_sun: masa solar ≈ 1.989×10³⁰ kg), m: masa del objeto (se cancela si h es específico)

Open problems & fun facts

Origen de la forma extrema de ʻOumuamua: estiramiento dinámico o fragmento de un cuerpo destruido.; Naturaleza de la aceleración no gravitacional de ʻOumuamua: desgasificación de volátiles invisibles o presión de radiación.; Tasa típica de llegada de objetos interestelares y su distribución de tamaños.; Posibilidad de distinguir un objeto interestelar de un cuerpo de la nube de Oort con órbita perturbada.; Organización de una misión rápida hacia un objeto en tránsito para un estudio detallado.

💡 Al descubrir ʻOumuamua, primero se pensó que era un cometa, luego un asteroide, y después la aceleración no gravitacional volvió a sugerir una naturaleza cometaria: el objeto sigue siendo enigmático.

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