2I/Borisov, el visitante extra-solar

Resumen de “Unusual polarimetric properties for interstellar comet 2I/Borisov” (Bagnulo, A. Cellino, L. Kolokolova, R. Nežič, Toni Santana-Ros, G. Borisov, A. A. Christou, Ph. Bendjoya & M. Devogèle) Nature Communications, volume 12, Article number: 1797 (2021)

Por Rafael A. Alemañ Berenguer.

Imaginemos por un momento que mientras intentamos trazar nuestro árbol genealógico basándonos en testimonios indirectos, apareciese un lejanísimo antepasado todavía vivo que nos pudiese ofrecer datos acerca de nuestro grado de parentesco con la población en que residimos y de la diferencia con aquellas más alejadas. Una fuente de información tan apreciable como esa es la que parecen haber encontrado los astrónomos en el objeto denominado 2I/Borisov, un cometa sobre el cual todos los indicios sugieren que se originó más allá de los confines de nuestro sistema solar.

A estudiar ciertas propiedades relevantes de este objeto se dedica el artículo publicado en abril de 2021 por la prestigiosa revista Nature Communications , entre cuyos autores ocupa un destacado lugar el Dr. Santana-Ros, miembro del Grupo de Ciencias Planetarias de la Universidad de Alicante. En concreto, el Dr. Santana-Ros elaboró los datos fotométricos, calculó los colores ópticos y contribuyó decisivamente a redactar la sección dedicada a los métodos de  fotometría.

Hasta ahora, el único visitante extra-solar de cuyo paso por nuestro vecindario sideral se tenía constancia astronómica, era 1I/ꞌOumuamua. El extraño perfil de este asteroide alimentó polémicas, tan encendidas como estériles sobre su hipotético carácter artificial, producto de las inteligencias alienígenas que lo manufacturaron. Por el contrario, parecen darse características inequívocamente cometarias en 2I/Borisov, también denominado C/2019 Q4 (Borisov), descubierto el 30 de agosto de 2019 por Gennady Borisov en el observatorio MARGO de Crimea (Rusia).

Uno de los datos que inmediatamente llamaron la atención provino del examen de su excentricidad –la elongación de su órbita, digamos– cuyo análisis pronto reveló que no se hallaba ligado gravitatoriamente a nuestro sistema estelar. Es decir, el cometa Borisov había nacido fuera del sistema solar y, tras atravesarlo, no regresaría jamás a él. Esta peculiaridad lo convertía en el primer caso incontrovertible de un cometa interestelar, al tiempo que nos brinda la posibilidad de comparar sus propiedades con las características típicas de objetos similares formados en nuestro entorno, los cuales, no obstante, no guardan relación astrofísica mutua.

Además de los consabidos análisis espectrofotométricos –en los que se rastrean las longitudes de onda– los autores del artículo que comentamos dirigieron sus esfuerzos a medir la polarización lineal de la luz reflejada por los componentes de la nube de gas y polvo (coma) que rodea el núcleo del cometa, cuando pasa cerca de nuestra estrella, por efecto de la radiación solar que incide sobre él. Cuando hablamos de polarización nos referimos al fenómeno por el cual el campo eléctrico que forma parte de una onda electromagnética presenta un plano preferente de oscilación. La luz ordinaria no se encuentra polarizada, puesto que todos los planos de oscilación en el espacio son equivalentes para sus campos electromagnéticos. Sin embargo, cuando esas mismas ondas impactan sobre las partículas de la coma cometaria y son dispersadas por ellas, una parte de la radiación saliente se halla polarizada a causa de la interacción sufrida, de cuyo estudio puede obtenerse un rico caudal de información.

La proporción de radiación polarizada depende tanto del ángulo con que sale desviada (ángulo de dispersión) como de las características de las partículas con las que dicha radiación interactúa. Gracias a ello resulta posible deducir diversas características de tales partículas, especialmente concernientes a la composición química y a la morfología (distribución de tamaños, formas y estructuras). En las ciencias planetarias, esta clase de polarización se expresa tomando el flujo de radiación perpendicular al plano de dispersión (formado por el Sol, el objeto y el observador) y restando el flujo medido en la dirección paralela a ese plano, tras lo cual esa cantidad se divide entre la suma de esos dos flujos.

Las mediciones se repiten con distintos valores del ángulo formado por las direcciones desde el objeto hacia el Sol y hacia el observador (ángulo de fase). Así se opera con el fin estudiar el comportamiento de la materia del objeto observado en distintos ángulos de radiación, lo cual aporta información sobre sus propiedades físicas. La identificación de las diversas clases de pequeños cuerpos del sistema solar, así como la disparidad entre cometas y asteroides, se advierte examinando los máximos y mínimos de la polarización junto con los ángulos en los cuales se dan tales valores extremos. La obtención de conclusiones específicas a partir de un enorme caudal de datos observacionales sobre polarización constituye una tarea muy laboriosa que se culmina en virtud de modelos numéricos diseñados para tomar en consideración multitud de fenómenos asociados a la dispersión de la luz (reflexión, difracción, interferencia, etc.).

El hecho de disponer de múltiples estudios sobre la relación entre el ángulo de fase y la polarización para un buen número de cometas de nuestro sistema estelar, nos permite comparar apropiadamente los rasgos polarimétricos del cometa Borisov con los de nuestro entorno astronómico inmediato. Sobre la base de las observaciones realizadas mediante el Very Large Telescope (VLT) del European Southern Observatory (ESO), el equipo de investigadores reseñado al principio descubrió que la polarización exhibida por el 2I/Borisov es notablemente distinta de los cometas del sistema solar, exceptuando al C/1995 O1 (Hale-Bopp). Este resultado sugiere que el cometa Borisov pertenece a una categoría primigenia, cuyos materiales se mantienen inalterados, tal como eran en su forma primordial. Esto significa que se trata de un objeto que nunca antes había sido irradiado –a distancias relativamente próximas– por una estrella, y por lo tanto, el material observado resulta muy similar al de la nube protoplanetaria existente en el lugar donde tal objeto se formó.

Por todo ello, el artículo “Propiedades polarimétricas inusuales para el cometa interestelar 2I/Borisov”, fruto de una investigación coprotagonizada por el Dr. Santana-Ros, añade un nuevo y firme peldaño en la creciente escala de descubrimientos alcanzados por el análisis de la luz polarizada. No cabe duda de que en el futuro, tanto este método como los investigadores que con tanta pericia lo aplican, habrán de brindarnos nuevas y apasionantes aportaciones al conocimiento astronómico.

 

Conferencia “Análisis geodinámico de las cortezas de Marte, Europa y Ceres”

El próximo jueves día 18 de febrero a las 11:00 horas tendrá lugar la conferencia “Análisis geodinámico de las cortezas de Marte, Europa y Ceres” por la Doctora en Geología (UCM) Laua M. Parro. La investigadora Laura M. Parro es actualmente contratada postdoctoral en el proyecto NEO-MAPP.

La conferencia resume su investigación científica realizada hasta ahora en el campo de la geología planetaria y enfocada en el estudio del flujo térmico, la estructura de la corteza y la evolución tectónica de los planetas rocosos y/o objetos y satélites helados del sistema solar. El análisis sobre el estado térmico, composición y estructura de las capas externas de estos cuerpos, así como las deformaciones registradas en sus superficies, permiten conocer mejor la dinámica global y cuál ha sido su evolución a lo largo de su historia geológica. Se presentarán ejemplos concretos de estudios realizados sobre Marte, Europa y Ceres, y las misiones espaciales presentes y futuras implicadas en la obtención de datos de estos cuerpos planetarios.
La conferencia podrá seguirse a través de Google Meet: https://meet.google.com/erz-dsqc-vdg

“Inauguramos nuestra página web el 14 de septiembre de 2020, celebrando el 28 aniversario de la circular de la IAU (N. 5611) que informaba del descubrimiento del primer objeto trans-neptuniano, 1992 QB1. <<Fue como despertar una mañana y descubrir que el jardin de tu casa es el doble de grande de lo que creias.>>, en palabras de David Jewett, que descubrió este cuerpo junto con Jane Luu el 30 de agosto de 1992 desde el telescopio de 2.2 m del observatorio de Mauna Kea (Hawaii). Los descubrimientos posteriores de otros TNOs confirmaron que el cinturon de Edgeworth-Kuiper es una realidad abriendo una nueva etapa en el conocimiento del Sistema Solar.”

Conferencia divulgativa: exploración de asteroides, leyendo la historia del sistema solar

Martes, 22 de septiembre de 2020. 19:00 h

Sede Universitaria de Villajoyosa

Adriano Campo Bagatin:

“Exploración de asteroides: leyendo la historia del sistema solar”

Resumen:

220 años después del descubrimiento del primer asteroide, nuestra visión del sistema solar ha cambiado profundamente. En particular, las observaciones y especialmente la exploración espacial de los últimos 30 años han hecho posible estudiar con detalle estos pequeños cuerpos, revolucionando nuestro conocimiento de como ha ido evolucionando nuestro sistema solar.

Enlace a la sesión meet: meet.google.com/txb-rcib-pwm

Evento, en principio, presencial, para información sobre el aforo contacten con la Sede:

Sede Universitaria de Villajoyosa
C/ Colón, 57
03570 Villajoyosa (Alicante)

Tel: (+34) 96 650 8355

Gravitational re-accumulation as the origin of most contact binaries and other small body shapes (Icarus, 2020)

(La reacumulación gravitatoria como origen de la mayoría de binarios de contacto y otras formas de pequeños cuerpos)

Adriano Campo Bagatin, Rafael A. Alemañ, Paula G. Benavidez, Manuel Pérez-Molina, Dereck C. Richardson

Los asteroides, pequeños cuerpos rocosos que existen en nuestro sistema solar, presentan una gran variedad de formas. Semejante diversidad abarca desde objetos notablemente redondeados a otros más bien alargados, o de sistemas binarios (un cuerpo principal en torno al cualorbita otro menor) y “binarios de contacto” como (25143) Itokawa, el objetivo de la misión Hayabusa (JAXA). Los binarios de contacto, concretamente, exhiben una forma característica descrita como un apreciable engrosamiento de la masa en sus extremos opuestos, extremos separados por un cuello, o estrechamiento, que los asemeja a un gigantesco cacahuete. Se supone que estos objetos se formaron por la colisión lenta de dos pequeños cuerpos antes independientes que han acabado uniéndose en una única entidad.

Cualquiera que sea su forma, estos pequeños cuerpos pasan la mayor parte del tiempo dentro de una región caracterizada por las colisiones entre sus componentes, el Cinturón de Asteroides, donde los procesos de impacto son relativamente frecuentes. Las especulaciones sobre el origen de las variadas formas de los asteroides, recurren a mecanismos tales como colisiones (que pueden agrupar objetos antes separados) y efectos de giro del asteroide sobre sí mismo (que pueden desprender alguna de sus partes).

Recientemente se han llevado a cabo simulaciones numéricas de la interacción gravitatoria entre los componentes de un conjunto de varios objetos (sistemas de n cuerpos) para analizar la evolución de los fragmentos resultantes después de colisiones catastróficas (Campo Bagatin et al., 2018). En el presente estudio se introduce la idea de que el proceso estocástico de acumulación gravitatoria de tales fragmentos, puede ser responsable de muchas de las formas observadas en los asteroides. La elongación en la forma –tanto para el tipo S (silíceo) como para el C (carbonáceo)– muestra una cierta tendencia a incrementarse con el aumento del volumen de la distribución inicial de los fragmentos que se van a reacumular

Es más, las conclusiones ofrecidas al final de este artículo, permiten asegurar que el tipo asteroidal llamado “binario de contacto” puede surgir regularmente durante el proceso de reacumulación gravitatoria tras un impacto catastrófico. Procesos similares pueden haber ocurrido también en el caso de algunos cometas y objetos transneptunianos (aquellos que se encuentran allende la órbita de Neptuno).

Enlace al artículo

Internal structure of asteroid gravitational aggregates (Icarus, 2018)

(Estructura interna de agregados gravitacionales de asteroides)

Adriano Campo Bagatin, Rafael A. Alemañ, Paula G. Benavidez, Dereck C. Richardson

La mayoría de los aficionados a la astronomía sabe de la existencia del llamado Cinturón de Asteroides más allá de Marte, aunque no es tan conocido que la estructura interna de estos pequeños objetos siderales sigue siendo fundamentalmente desconocida a causa de la ausencia de mediciones directas. Las principales líneas de investigación sobre este tema sobre este tema provienen de consideraciones teóricas y de la comparación entre las densidades aparentes medidas de los asteroides y las correspondientes densidades de los análogos meteoríticos (fragmentos asteroidales que llegan a nosotros como restos de meteoritos).

Una gran cantidad de los cuerpos que forman el Cinturón de Asteroides se halla constituida por agregados de fragmentos con una amplia variedad de tamaños y formas, lo que resulta muy diferente de la imagen popular de los asteroides como bloques monolíticos, es decir, rocas de una pieza. A consecuencia de ello, la distribución de fragmentos y de los huecos entre ellos en un agregado gravitacional (cúmulo de fragmentos que se mantiene unido por la atracción gravitacional mutua de todos ellos) determina la estructura y propiedades de dichos objetos. En este artículo se estudia la evolución dinámica del proceso de reacumulación de los fragmentos creados en colisiones catastróficas (capaces de destruir el asteroide original por completo) para asteroides en el rango de 500 m y10 km. Este estudio se llevó a cabo gracias a simulaciones numéricas ejecutadas mediante programa informáticos específicamente diseñados para ello. En el curso de esta investigación se puso un especial cuidado en considerar formas irregulares para los componentes de estos agregados, aprovechando los resultados de experimentos de laboratorio que proporcionan distribuciones de masa relativas y relaciones de aspecto (proporciones relativas de los ejes de elipsoides que remedan hasta cierto punto la irregularidad de las formas reales) para las formas de los fragmentos.

Las conclusiones obtenidas indican que los procesos que determinan las propiedades finales de los agregados resultantes –al finalizar la reacumulación de los fragmentos inicialmente dispersados por un impacto catastrófico sobre el asteroide original– son principalmente estocásticos, a pesar de lo cual se pueden identificar patrones interesantes. Para mayor claridad disnguimos entre el tipo asteroidal S (el silicio es su componente mayoritario) y C (predomina el carbono en su composición), así como también diferenciamos la macroporosidad (proporción de huecos entre los fragmentos que forman el agregado gravitacional) y la microporosidad (la porosidad referida a la estructura interna de cada uno de tales fragmentos).

Los resultados numéricos de este estudio coinciden con las macro-porosidades estimadas de los asteroides de tipo S y se encuentra una relación aproximadamente lineal entre la macro-prorosidad de los agregados de asteroides y el cociente de masa del fragmento más grande entre la masa del agregado completo (para ambos tipos, S y C).

En cuanto a los asteroides de tipo C observados, se concluye que sus interiores deben estar más fragmentados que en el caso de los asteroides de tipo S, lo que explicaría la diferencia en la macro porosidad estimada de los asteroides de C reales con respecto a los tipos de S. También se encuentra que los asteroides que giran con más lentitud pueden aparecer espontáneamente como producto de la reacumulación gravitacional.

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