Una explicación sorprendentemente simple para la extraña órbita del visitante interestelar Oumuamua

En 2017, un misterioso cometa llamado Oumuamua capturó la imaginación de los científicos y del público por igual. Fue el primer visitante conocido de fuera de nuestro sistema solar, y ciertamente fue extraño: no tenía una coma brillante o una cola de polvo como la mayoría de los cometas, tenía una forma extraña y su tamaño diminuto encajaba más en un asteroide que en un cometa.

Pero el hecho de que se alejara aceleradamente del Sol de una manera que los astrónomos no pueden explicar ha desconcertado a los científicos, lo que llevó a algunos a sugerir que era nave extraterrestre.

Ahora, un nuevo estudio de astrofísicos afiliados a la Universidad de Chicago sostiene que el comportamiento enigmático del cometa puede explicarse por un mecanismo físico simple, probablemente común a muchos cometas helados: la liberación de gases de hidrógeno a medida que el cometa se calienta a la luz del sol.

«Ha habido muchas teorías extravagantes sobre este comportamiento, pero con este modelo, podemos explicarlo con la física y la química generales», dijo el autor principal del estudio. jennifer bergner, entonces investigador postdoctoral en la Universidad de Chicago y ahora profesor asistente de química en la Universidad de California, Berkeley. “Como científico, siempre estás buscando la explicación más simple, por lo que es muy satisfactorio ver cómo encajan todas las piezas”.

mensajero de lejos

El 19 de octubre de 2017, en la isla de Maui, los astrónomos observaron lo que pensaron que era un cometa o un asteroide. Una vez que se dieron cuenta de que su órbita inclinada y su alta velocidad indicaban que venía de fuera de nuestro sistema solar, lo llamaron 1I/’Oumuamua (pronunciado oh MOO-uh MOO-uh), un nombre hawaiano que significa «mensajero de lejos que llega primero». . Fue el primer objeto interestelar lejos de los granos de polvo jamás visto en nuestro sistema solar.

A medida que más y más telescopios se enfocaban en ‘Oumuamua, los astrónomos pudieron trazar su órbita y determinar que en realidad orbitaba alrededor del sol y se dirigía fuera del sistema solar.

Dado que el ‘Oumuamua cambia de brillo periódicamente y varía asimétricamente, estaba destinado a ser muy alargado y caído de punta a punta. Los astrónomos también han notado una ligera aceleración que se aleja del sol, mayor que la que se ve en los asteroides y más característica de los cometas.

Todo esto era muy extraño para los astrónomos. La mayoría de los cometas son bolas de nieve sucias que periódicamente se acercan al Sol desde los confines de nuestro sistema solar. Cuando se calienta con la luz solar, el cometa expulsa agua y otras partículas, creando un halo brillante a su alrededor y, a menudo, una cola de gas y polvo. Los gases expulsados ​​actúan como propulsores en una nave espacial para darle al cometa una pequeña patada que cambia ligeramente su trayectoria de las órbitas elípticas típicas de otros cuerpos, como asteroides y planetas.

Pero cuando se descubrió ‘Oumuamua, no tenía cola y era demasiado pequeño y estaba demasiado lejos del sol para recoger suficiente energía para expulsar gran parte del agua, lo que llevó a los astrónomos a especular sobre su formación y qué lo expulsa. ¿Fue un iceberg de hidrógeno? ¿Un gran copo de nieve esponjoso impulsado por una ligera presión del sol? ¿Una vela ligera o una nave espacial creada por una civilización alienígena?

Sin embargo, Bergner estudia las reacciones químicas que tienen lugar en las rocas heladas en el frío vacío del espacio. Pensé que podría haber una explicación más simple y decidí probarla juntos. daryl seligmanexperto en objetos interestelares, luego investigador postdoctoral en UChicago y ahora becario postdoctoral en la Fundación Nacional de Ciencias de la Universidad de Cornell.

Tal vez, se preguntaron, su extraña aceleración en realidad provenía del hidrógeno.

«Un cometa que viaja a través del medio interestelar es cocinado esencialmente por la radiación cósmica, lo que conduce a la formación de hidrógeno», explicó Bergner. «Nuestro pensamiento fue: si esto está sucediendo, ¿puedes realmente encerrarlo en el cuerpo, de modo que cuando ingrese al sistema solar y se caliente, supere este hidrógeno?»

Si es así, tal vez la fuerza de la liberación de gas hidrógeno podría explicar el extraño movimiento de ‘Oumuamua.

Cuando revisó la literatura, Bergner encontró que la investigación experimental publicada en las décadas de 1970, 1980 y 1990 mostró que cuando el hielo golpea partículas similares a los rayos cósmicos de alta energía, se produce H2 en abundancia y queda atrapado dentro del hielo. De hecho, los rayos cósmicos pueden penetrar decenas de metros para convertirse en hielo y convertir una cuarta parte o más del agua en gas hidrógeno.

Los científicos dijeron que los cometas suelen ser tan grandes que el hidrógeno realmente no afecta su movimiento. Pero no así para el pequeño ‘Oumuamua.

«Para un cometa de varios kilómetros de diámetro, se desgasificaría de una corteza realmente delgada en relación con la mayor parte del cuerpo, por lo que en términos de composición y aceleración, no necesariamente esperaría que este sea un efecto detectable», dijo. . Pero debido a que ‘Oumuamua era tan pequeño, creemos que ya produjo suficiente fuerza para impulsar esa aceleración. «

«Lo bueno de la idea de Jenny es que es exactamente lo que debería pasar con los cometas interestelares», dijo Seligman. «Tuvimos todas estas ideas estúpidas, como icebergs de hidrógeno y otras cosas locas, y esa es solo una explicación más general».

Debido a que el H2 debe formarse en cualquier cuerpo rico en hielo expuesto a la radiación energética, los investigadores creen que el mismo mecanismo funcionará en los cometas que se acercan al Sol desde la nube de Oort en los confines del sistema solar, ya que los cometas están expuestos a la radiación del sol. universo. Rayos, como un cometa interestelar. Las observaciones futuras de la liberación de hidrógeno gaseoso de los cometas de período largo podrían usarse para probar el escenario de formación y trampa de H2.

Cometas «oscuros»

Seligman dijo que su conclusión sobre la fuente de la aceleración de ‘Oumuamua debería cerrar el libro sobre el cometa. Desde 2017, él, Bergner y sus colegas han identificado otros seis pequeños cometas que no tienen halos observables, pero sí pequeñas aceleraciones no gravitatorias, lo que indica que esos cometas «oscuros» son comunes.

Si bien es probable que H2 no sea responsable de la aceleración de los cometas oscuros, señala Bergner, junto con Oumuamua, revelan que hay mucho que aprender sobre la naturaleza de los cuerpos pequeños en el sistema solar.

Uno de estos cometas oscuros, 1998 KY26, es el próximo objetivo de la misión Hayabusa2 de Japón, que recientemente recolectó muestras del asteroide Ryugu. 1998 KY26 se pensó que era un asteroide hasta que se Fue identificado como un cometa oscuro. en diciembre.

Más cometas interestelares oscuros deberían ser descubiertos por el Estudio Legado del Observatorio de Espacio y Tiempo (LSST) del Observatorio Rubin, lo que permitirá a los astrónomos determinar si la liberación de gas hidrógeno es común en los cometas. Seligman calculó que el estudio, que se llevará a cabo en el Observatorio Vera C. Rubin en Chile y comenzará a operar a principios de 2025, debería detectar entre uno y tres cometas interestelares como Oumuamua cada año, y probablemente muchos más. Un alertador de zombis, como Borisov.

La frase: «Aceleración de 1I/’ Oumuamua de H producido radiactivamente en hielo H2O. Bergner y Seligmann, Nature, 22 de marzo de 2023.

Financiamiento: NASA, Fundación Nacional de Ciencias.

– Adaptado de un artículo de Rupert Sanders Publicado por la Universidad de California Berkeley.