Cinco años después de detectar el primer objeto conocido más allá de nuestro sistema solar, los científicos todavía están averiguando qué dice el extraño objeto sobre los sistemas planetarios.
Los planetas gigantes de hielo merodeadores como Neptuno podrían arrojar muchos billones de cuerpos pequeños al espacio interestelar, algunos de los cuales visitan nuestro sistema solar, como lo hizo ‘Oumuamua notablemente en 2017. Si es cierto, entonces la población de tales objetos rebeldes que se mueven entre las estrellas podría ser en los cientos de trillones de trillones (eso es un dígito seguido de unos 26 ceros).
‘Oumuamua fue descubierto el 19 de octubre de 2017, habiendo llegado desde el espacio interestelar, hacia donde se dirige una vez más después de atravesar nuestro sistema solar. Y la existencia de pequeños cuerpos que visitan desde el espacio interestelar no fue una sorpresa. De hecho, intrusos interestelares como ‘Oumuamua y Borisov, los dos únicos descubiertos hasta ahora, se habían predicho mucho antes.
“Sabemos que cuando se estaba formando el sistema solar, varias docenas de masas terrestres de pequeños cuerpos helados habrían sido expulsados al medio interestelar”, dijo a Space.com Greg Laughlin, astrónomo de la Universidad de Yale. “Entonces, si toma nuestro sistema solar como un ejemplo representativo, esperaría tener bastantes cosas a la deriva a través del espacio interestelar”.
El mecanismo que expulsa esta miríada de pequeños cuerpos es el resultado de la migración planetaria, en particular el alboroto de los planetas gigantes. En 2005, los astrónomos propusieron el “modelo de Niza”, llamado así porque los astrónomos que lo desarrollaron trabajaron en el Observatoire de la Côte d’Azur en Niza, Francia. El modelo de Niza muestra cómo las interacciones dentro de un rico disco de asteroides y cometas impulsaron a Saturno, Urano y Neptuno a migrar hacia el exterior y a Júpiter hacia el interior durante cientos de millones de años.
Desde entonces, el modelo de Niza ha caído un poco en desgracia, para ser reemplazado por alternativas similares, como el modelo “Grand Tack”, que describe cómo Júpiter se movió inicialmente hacia adentro, solo para que la gravedad de Saturno lo detuviera y lo hiciera retroceder. Pero según Laughlin, en el contexto de los objetos interestelares, no importa qué modelo sea el correcto.
“Cualquier modelo que tenga algún tipo de movimiento de planetas gigantes mientras se forman en medio de un gran mar de planetesimales va a producir objetos interestelares”, dijo.
Cuando los planetas agitan un vecindario
El astrónomo de Laughlin y Caltech, Konstantin Batygin, acuñó el término “línea de lanzamiento” como una descripción de dónde pueden tener lugar tales eyecciones.
“La ‘línea de lanzamiento’ es solo una variante del término ‘línea de nieve'”, dijo Laughlin, haciendo referencia a la distancia desde una estrella donde el agua es más estable como hielo que como vapor. La línea de tiro, a su vez, se encuentra donde un planeta gigante puede lanzar un cuerpo pequeño con suficiente aceleración para alcanzar la velocidad de escape de la atracción gravitacional de su estrella. Cuanto más lejos está el planeta, más fácil se vuelve porque la gravedad de la estrella disminuye con la distancia radial.
En nuestro sistema solar, según Laughlin, la línea de lanzamiento está a unos 600 millones de kilómetros (372 millones de millas) del sol, que es aproximadamente la misma distancia que la línea de nieve.
Los cuatro gigantes gaseosos de nuestro vecindario (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) están más allá de la línea de lanzamiento y todos podrían haber expulsado cuerpos al espacio interestelar, pero el proceso no necesariamente necesita a los cuatro.
“No requiere algo tan dramático como Júpiter”, dijo Laughlin. “Neptune fácilmente hace el truco”.
Como el planeta más distante que orbita en una región donde la velocidad de escape es baja y hay muchos cuerpos helados para arrojar, Neptuno habría actuado como el saltador del sistema solar cuando el planeta migró hacia el exterior, expulsando muchos de los pequeños cuerpos que quedaron atrapados. a su manera
“Si ‘Oumuamua es típico, eso sugiere que la estrella promedio tiene un planeta similar a Neptuno, al igual que nuestro sistema solar”, dijo Laughlin, y agregó que hay evidencia observacional que respalda esto, en forma de imágenes tomadas por ALMA, el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, de discos de polvo formadores de planetas alrededor de estrellas jóvenes. Muchos de estos discos parecen tener espacios en forma de anillo que pueden haber sido limpiados por la gravedad de los mundos similares a Neptuno.
Si bien esto puede no parecer una revelación, es importante para los astrónomos que han estado tratando de determinar cuán típico o atípico es nuestro propio sistema solar en comparación con los sistemas alrededor de otras estrellas.
Muchos exoplanetas gigantes gaseosos descubiertos hasta ahora son los llamados “Júpiter calientes” y “Neptunos calientes”, que han migrado hacia el interior y ahora orbitan muy cerca de sus estrellas. Estos mundos no pueden expulsar cuerpos pequeños al espacio interestelar porque la velocidad de escape que se acerca a su estrella es demasiado grande. Además, estos sistemas con planetas gigantes calientes son muy diferentes a nuestro propio sistema solar, cuyos mundos más internos son pequeños, rocosos y comparativamente lejos del sol.
Sin embargo, la abundancia prevista de objetos interestelares implica que la arquitectura de nuestro sistema solar exterior, al menos, puede ser bastante regular.
Receta para un objeto interestelar
Este mecanismo de eyección explicaría los cometas interestelares convencionales como Borisov.
Sin embargo, ‘Oumuamua era cualquier cosa menos convencional. Lo más probable es que su forma fuera la de una astilla aplanada en forma de disco, en lugar de la de un fragmento largo como se sugirió inicialmente. Hemos visto un cuerpo de forma algo similar en la forma de Arrokoth, el objeto del Cinturón de Kuiper que la nave espacial New Horizons de la NASA pasó volando el día de Año Nuevo de 2019.
Sin embargo, la mayoría de los cometas no tienen la forma de ‘Oumuamua o Arrokoth. Además, ‘Oumuamua no tenía el coma característico de un cometa, la “atmósfera” alrededor del cuerpo principal del cometa. Además, su aceleración cambió como si estuviera siendo empujado por una emisión de gases típica de un cometa, aunque los astrónomos no pudieron detectar ninguna emisión de gases.
Dejando a un lado las explicaciones no convencionales, una hipótesis que le gusta a Laughlin es la idea de que ‘Oumuamua era un trozo de hielo de hidrógeno sólido. El único lugar donde podría formarse un objeto de este tipo sería en el núcleo frío de una densa nube molecular de gas. Esas nubes, una vez que se desestabilizan gravitacionalmente, se convierten en los lugares de nacimiento de las estrellas, pero ¿son lo suficientemente frías como para formar un trozo de hidrógeno sólido como ‘Oumuamua?
“Si la teoría del hielo de hidrógeno fuera cierta, entonces todas las propiedades de ‘Oumuamua se explicarían directamente”, dijo Laughlin. La teoría sugiere que ‘Oumuamua se habría formado dentro de una nube molecular como un objeto mucho más grande que se redujo con el tiempo. A Laughlin le gusta dibujar la analogía de una barra de jabón, que comienza su vida como un bloque grueso, pero después de numerosos lavados se reduce a una delgada astilla achatada, la misma forma que ‘Oumuamua.
“El problema con esta teoría es que es muy difícil hacer que el ambiente se enfríe lo suficiente para que el hidrógeno molecular se congele lo suficientemente rápido”, dijo Laughlin. El hidrógeno molecular se congela a unos 14 kelvin, eso es 14 grados por encima del cero absoluto, o menos 434 grados Fahrenheit (menos 259 grados Celsius). Los núcleos de las nubes moleculares pueden alcanzar temperaturas similares, pero las condiciones tendrían que ser las adecuadas para que el hidrógeno se condense rápidamente en un sólido, y no está claro con qué frecuencia ocurren esas condiciones. Sin embargo, si son comunes, entonces “‘Oumuamua habría sido algo que se ensambló antes de que tuviera lugar la formación de estrellas y planetas en su nube”, dijo Laughlin.
Una pieza de evidencia que respalda esto se encuentra en el camino de ‘Oumuamua a través del espacio antes de llegar a nuestro sistema solar. Los astrónomos lo rastrearon y descubrieron que, hace 45 millones de años, ‘Oumuamua habría estado en el mismo lugar donde una nube molecular gigante habría estado a punto de formar las estrellas del grupo en movimiento Carina.
Escasez de objetos interestelares
Si de hecho ‘Oumuamua fuera un iceberg de hidrógeno, o incluso si fuera solo un fenómeno de la naturaleza expulsado de un sistema planetario como lo fue Borisov, entonces seguramente el espacio debería llenarse con más de estos visitantes de estrellas lejanas. ¿A los astrónomos les sorprende que, además de ‘Oumuamua y Borisov, aún no hayamos descubierto otros intrusos interestelares?
Cuando se encontró ‘Oumuamua en 2017, el astrónomo Dave Jewitt de la Universidad de California, Los Ángeles, quien descubrió el primer objeto del Cinturón de Kuiper en 1992 junto con Jane Luu, predijo que había alrededor de 10,000 intrusos interestelares en nuestro sistema solar. en cualquier momento, en función de la probabilidad de descubrir ‘Oumuamua cuando lo hicimos.
Esa estimación aún se mantiene, le dijo a Space.com. Sin embargo, Jewitt admite que estaba sorprendido de que Borisov apareciera tan rápido después de ‘Oumuamua, y está “decepcionado de que no hayamos tenido otro desde entonces”.
Laughlin todavía se aferra al escenario más optimista con respecto al número de intrusos interestelares, pero solo por poco. La escasez actual de objetos interestelares “todavía no es del todo sorprendente, pero está empezando a ser sorprendente”, dijo. Según la tasa de descubrimiento actual de solo dos en cinco años, dijo que las estimaciones actuales de la abundancia de tales objetos deberían reducirse a la mitad.
“Esos 10.000 objetos están repartidos por todo el volumen dentro de la órbita de Neptuno, y ninguno de ellos será detectable a menos que pasen cerca de la Tierra, al igual que ‘Oumuamua solo se notó por esas razones”, dijo.
Sin embargo, el Observatorio Vera C. Rubin en Chile comenzará a observar a mediados de esta década. Con su telescopio de sondeo de campo amplio de 8,4 metros, se embarcará en el Legacy Survey of Space and Time (LSST) y, si las predicciones son ciertas, se espera que descubra al menos un intruso interestelar cada año.
(Los científicos ya están mejor preparados para comprender estos objetos que hace cinco años. Con el Telescopio Espacial James Webb ahora en funcionamiento, los astrónomos tienen una herramienta poderosa para estudiar estos objetos que no estaba disponible cuando ‘Oumuamua estaba cortando su curso a través de el sistema solar.)
“Si Rubin-LSST descubre objetos como ‘Oumuamua en poco tiempo, entonces eso apunta a una gran población de planetas similares a Neptuno”, dijo Laughlin. “Pero si no encuentra tales objetos, entonces el grado en que ‘Oumuamua era inusual será cada vez más pronunciado”.
Con información de Space.com
