La NASA dio en el blanco a fines de septiembre con DART, la prueba de redirección de doble asteroide, que voló una nave espacial directamente al corazón de un asteroide cercano. La misión kamikaze unidireccional se estrelló contra la roca espacial del tamaño de un estadio y restableció con éxito la órbita del asteroide. DART fue la primera prueba de una estrategia de defensa planetaria, demostrando que los científicos podrían potencialmente desviar un asteroide que se dirigiera a la Tierra.
Ahora, los investigadores del MIT tienen una herramienta que puede mejorar el objetivo de futuras misiones dirigidas a asteroides. El equipo ha desarrollado un método para mapear la estructura interior de un asteroide, o la distribución de la densidad, basándose en cómo cambia el giro del asteroide a medida que hace un encuentro cercano con objetos más masivos como la Tierra.
Saber cómo se distribuye la densidad dentro de un asteroide podría ayudar a los científicos a planificar la defensa más eficaz. Por ejemplo, si un asteroide estuviera hecho de materia relativamente liviana y uniforme, una nave espacial similar a DART podría apuntar de manera diferente que si estuviera desviando un asteroide con un interior más denso y menos equilibrado.
“Si conoces la distribución de densidad del asteroide, podrías golpearlo en el lugar correcto para que realmente se aleje”, dice Jack Dinsmore ’22, quien desarrolló la nueva técnica de mapeo de asteroides como estudiante de grado en física del MIT.
El equipo está ansioso por aplicar el método a Apophis, un asteroide cercano a la Tierra que se estima que representa un peligro significativo si tuviera un impacto. Los científicos han descartado la probabilidad de una colisión durante los próximos sobrevuelos de Apophis durante al menos un siglo. Más allá de eso, sus pronósticos se vuelven confusos.
“Apophis extrañará la Tierra en 2029, y los científicos lo han despejado para sus próximos encuentros, pero no podemos despejarlo para siempre”, dice Dinsmore, quien ahora es estudiante de posgrado en la Universidad de Stanford. “Entonces, es bueno entender la naturaleza de este asteroide en particular, porque si alguna vez necesitamos redirigirlo, es importante entender de qué está hecho”.
Dinsmore y Julien de Wit, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Planetarias, Atmosféricas y de la Tierra (EAPS) del MIT, detallan su nuevo método en un estudio que aparece hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Spinning hervido versus crudo
Las semillas del método de mapeo de asteroides del equipo surgieron de una clase del MIT que Dinsmore tomó el año pasado, impartida por de Wit. La clase, 12.401 (Fundamentos de Ciencias Planetarias), introduce los principios básicos y los mecanismos de formación de planetas, asteroides y otros objetos en el sistema solar. Como proyecto final, Dinsmore exploró cómo se comporta un asteroide durante un encuentro cercano.
En clase, escribió un código para simular varias formas y tamaños de asteroides, así como también cómo cambia su dinámica orbital y de giro cuando se ven influenciados por la atracción gravitacional de un objeto más masivo como la Tierra.
“Al principio solo traté de preguntar, ¿qué sucede cuando un asteroide pasa cerca de la Tierra? ¿Responde en absoluto? Porque no estaba seguro”, recuerda Dinsmore. “Y la respuesta es que sí, de una manera que depende en gran medida de la forma y las propiedades físicas del asteroide”.
Esa comprensión inicial generó otra pregunta: ¿Podría usarse la dinámica del encuentro cercano de un asteroide para predecir no solo su forma y tamaño, sino también su composición interna? Para llegar a una respuesta, Dinsmore continuó el proyecto con de Wit, a través del Programa de Oportunidades de Investigación de Pregrado (UROP) del MIT, que permite a los estudiantes realizar investigaciones originales con un miembro de la facultad.
Él y de Wit se sumergieron más profundamente en la dinámica de un encuentro cercano, escribiendo un código más complejo, que usaron para simular un zoológico de diferentes asteroides, cada uno con un tamaño, forma y composición interna diferente, o distribución de densidad. . Luego corrieron la simulación hacia adelante para ver cómo el giro de cada asteroide debería tambalearse o cambiar cuando pasa cerca de un objeto de cierta masa y atracción gravitacional.
“Es similar a cómo se puede diferenciar entre un huevo crudo y uno hervido”, ofrece de Wit. “Si giras el huevo, el huevo responde y gira de manera diferente dependiendo de sus propiedades internas. Lo mismo ocurre con un asteroide durante un encuentro cercano: puedes comprender lo que sucede en el interior con solo observar cómo responde a la fuertes fuerzas gravitatorias que experimenta durante un sobrevuelo”.
un partido cerrado
El equipo presenta sus resultados en un nuevo “juego de herramientas” de software, al que denominan AIME, para el mapeo interior de asteroides de Encounters (el acrónimo también se traduce como “amor” en francés). El software se puede utilizar para reconstruir la distribución de la densidad interna de un asteroide, a partir de las observaciones de su cambio de giro durante un encuentro cercano.
Los investigadores dicen que, si los científicos pueden tomar medidas más detalladas de los asteroides y su dinámica de giro durante los encuentros cercanos, estas medidas podrían usarse para mejorar las reconstrucciones de AIME de los interiores de los asteroides.
Su mejor oportunidad, dicen, puede venir con Apophis. Durante sus próximos encuentros cercanos, de Wit y Dinsmore esperan que los astrónomos apunten sus telescopios a la roca espacial para medir su tamaño, forma y evolución de giro a medida que pasa. Luego podrían introducir estas medidas en AIME para encontrar una coincidencia: un asteroide simulado con el mismo tamaño, forma y dinámica de giro que Apophis, que también se relaciona con una distribución de densidad interior particular.
“Luego, con AIME, podrías publicar un mapa de densidad que probablemente represente el interior de Apophis”, dice Dinsmore.
“Comprender las propiedades internas de los asteroides nos ayuda a comprender hasta qué punto los encuentros cercanos podrían ser motivo de preocupación y cómo tratarlos, así como dónde se formaron y cómo llegaron aquí”, agrega de Wit. “Ahora, con este marco, hay una nueva forma de observar el interior de un asteroide”.
Con información de Massachusetts Institute of Technology
