El VLT revela un objeto rojo oscuro y muy alargado

Observaciones de ESO muestran que el primer asteroide interestelar no se parece a nada visto antes.
Imagen de autor de asteroide Oumuamua.

Por primera vez los astrónomos han estudiado un asteroide que ha entrado en el Sistema Solar desde el espacio interestelar. Observaciones llevadas a cabo con el VLT (Very Large Telescope) de ESO, en Chile, y con otros observatorios del mundo, muestran que este objeto único ha viajado por el espacio durante millones de años antes de su encuentro casual con nuestro sistema estelar. A diferencia de los objetos que suelen encontrarse en el Sistema Solar, este parece ser metálico o rocoso, muy alargado y de un color rojo oscuro. Los resultados aparecen en la revista Nature del 20 de noviembre de 2017, artículo científico en Nature.

El 19 de octubre de 2017, el telescopio Pan-STARRS 1, en Hawái, captó un débil punto de luz moviéndose a través del cielo. Al principio parecía un pequeño asteroide típico de rápido movimiento, pero observaciones llevadas a cabo durante los dos días posteriores, permitieron calcular su órbita con bastante precisión, lo que reveló, sin ninguna duda, que este cuerpo no se originó dentro del Sistema Solar, como todos los demás asteroides o cometas observados hasta ahora, sino que venía del espacio interestelar. Aunque originalmente fue clasificado como cometa, observaciones de ESO y de otras instalaciones no revelaron signos de actividad cometaria tras su paso más cercano al Sol, en septiembre de 2017. El objeto ha sido reclasificado como un asteroide interestelar y nombrado 1I/2017 U1 ('Oumuamua') [1].

Cúpula del Pan-STARRS en Hawai.
Crédito: Rob Ratkowski (http://ps1sc.org/Photo_Gallery.shtml)


“Tuvimos que actuar con rapidez”, explica Olivier Hainaut, miembro del equipo de ESO, en Garching (Alemania). “'Oumuamua'había pasado ya su punto más cercano al Sol y se dirigía hacia el espacio interestelar”.

Dado que puede hacerlo con mucha más precisión que telescopios más pequeños, el telescopio VLT (Very Large Telescope) de ESO entró inmediatamente en acción para medir la órbita, el brillo y el color del objeto. La rapidez era vital, ya que 'Oumuamua' está desapareciendo rápidamente, pues se aleja del Sol y ha pasado la órbita de la Tierra, en su camino fuera del Sistema Solar. Pero había más sorpresas por venir.

Combinando las imágenes del instrumento FORS del VLT (con cuatro filtros diferentes) con las de otros grandes telescopios, el equipo de astrónomos dirigido por Karen Meech (Instituto de Astronomía, Hawái, EE.UU.) descubrió que 'Oumuamua' varía muchísimo su brillo, en un factor de diez, a medida que gira sobre su eje cada 7,3 horas.

Karen Meech lo explica: “Esta gran variación en brillo, poco común, significa que el objeto es muy alargado: su longitud es unas diez veces mayor que su anchura, con una forma compleja y enrevesada. También descubrimos que tiene un color rojo oscuro, similar a los objetos del Sistema Solar exterior, y confirmamos que es totalmente inerte, sin el menor atisbo de polvo alrededor de él”.

Estas propiedades sugieren que 'Oumuamua' es denso, posiblemente rocosos o con gran contenido  metálico, sin cantidades significativas de hielo ni agua, y que su superficie ahora es oscura y está enrojecida debido a los efectos de la irradiación de rayos cósmicos durante millones de años. Se estima que mide al menos 400 metros de largo.

Órbita del asteroide a su paso por nuestro vecindario.


Este diagrama muestra la órbita del asteroide interestelar 'Oumuamua' a medida que pasa a través del Sistema Solar. A diferencia de otros asteroides y cometas observados antes, este cuerpo no está ligado gravitatoriamente al Sol. Ha llegado desde el espacio interestelar y regresará allí tras su breve encuentro con nuestro sistema estelar. Su órbita hiperbólica está muy inclinada y, en su camino, no parece haber pasado cerca de ningún otro cuerpo del Sistema Solar.
Crédito: ESO/K.  Meech et al.

Cálculos orbitales preliminares sugieren que el objeto viene aproximadamente de la dirección en la que se encuentra la brillante estrella Vega, en la constelación septentrional de Lyra. Sin embargo, incluso viajando a la vertiginosa velocidad de 95.000 kilómetros/hora, le llevó tanto tiempo a este objeto interestelar hacer el viaje a nuestro Sistema Solar que Vega no estaba cerca de esa posición cuando el asteroide estaba allí, hace unos 300.000 años. Es probable que 'Oumuamua' haya estado vagando a través de la Vía Láctea, independiente a cualquier sistema estelar, durante cientos de millones de años antes de su casual encuentro con el Sistema Solar.

Los astrónomos estiman que, una vez al año, un asteroide interestelar similar a 'Oumuamua' pasa por el interior del Sistema Solar, pero son débiles y difíciles de detectar, por lo que no se han visto hasta ahora. Gracias a los nuevos telescopios de rastreo como Pan-STARRS, que son lo suficientemente potentes, ahora tenemos la oportunidad de descubrirlos.

“Seguimos observando este objeto único”, concluye Olivier Hainaut, “y esperamos precisar con más exactitud de dónde proviene y cuál será su próximo destino en su viaje por la galaxia. Y ahora que hemos encontrado la primera roca interestelar, ¡nos estamos preparando para las próximas!”.

Notas.
[1] La propuesta del equipo Pan-STARRS para nombrar al objeto interestelar fue aceptada por la Unión Astronómica Internacional, que es responsable de otorgar nombres oficiales a los cuerpos del Sistema Solar y más allá. El nombre es hawaiano (más detalles en este enlace). La IAU también creó una nueva clase de objetos para los asteroides interestelares, siendo este el primero en recibir esta designación. Las formas correctas para referirse a este objeto son ahora: 1I, 1I/2017 U1, 1I /'Oumuamua y 1I/2017 U1 ('Oumuamua). Tenga en cuenta que el signo antes de la O es un okina. Por lo tanto, el nombre debe sonar como H O u mu a mu a. Antes de la introducción del nuevo esquema, el objeto fue nombrado como A/2017 U1.

Información adicional.
Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “A brief visit from a red and extremely elongated interstellar asteroid”, por K. Meech et al., que aparece en la revista Nature del 20 de noviembre del 2017.

El equipo está formado por Karen J. Meech (Instituto de Astronomía, Honolulu, Hawái, EE.UU. [IfA]); Robert Weryk (IfA), Marco Micheli (Centro de Coordinación ESA SSA-NEO, Frascati; INAF–Observatorio Astronómico de Roma, Monte Porzio Catone, Italia); Jan T. Kleyna (IfA); Olivier Hainaut (ESO, Garching, Alemania); Robert Jedicke (IfA); Richard J. Wainscoat (IfA); Kenneth C. Chambers (IfA); Jacqueline V. Keane (IfA); Andreea Petric (IfA); Larry Denneau (IfA); Eugene Magnier (IfA); Mark E. Huber (IfA); Heather Flewelling (IfA); Chris Waters (IfA); Eva Schunova-Lilly (IfA); y Serge Chastel (IfA).

ESO.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Publicado en ESO el 20 de noviembre del 2.017.

Más estudios sobre la naturaleza de nuestro visitante.
Enlace publicación, 27 de marzo del 2.018.

"Este objeto probablemente fue expulsado de un sistema estelar distante", dijo Elisa Quintana, astrofísica de Goddard. "Lo que es interesante es que este objeto solo volando tan rápido puede ayudarnos a restringir algunos de nuestros modelos de formación de planetas".

El 19 de septiembre, 'Oumuamua aceleró más allá del Sol a aproximadamente 196,000 mph (315,400 km / h), lo suficientemente rápido como para escapar de la atracción gravitatoria del Sol y liberarse del sistema solar, para nunca regresar. Por lo general, un objeto que viaja a una velocidad similar sería un cometa que cae hacia el sol desde el sistema solar exterior. Los cometas son objetos helados que oscilan entre el tamaño de la casa y muchos kilómetros de ancho. Pero generalmente arrojan gas y polvo cuando se acercan al Sol y se calientan. 'Oumuamua no lo hizo. Algunos científicos interpretaron que esto significa que 'Oumuamua era un asteroide seco.

Los planetas y planetesimales, objetos más pequeños que incluyen cometas y asteroides, se condensan en los discos de polvo, gas y hielo alrededor de las estrellas jóvenes. Los objetos más pequeños que se forman más cerca de sus estrellas son demasiado calientes para tener hielo superficial estable y convertirse en asteroides. Los que se forman más lejos utilizan el hielo como un bloque de construcción y se convierten en cometas. La región donde se desarrollan los asteroides es relativamente pequeña.

"El total de bienes raíces que es lo suficientemente caliente para eso es casi cero", dijo el autor principal Sean Raymond, un astrofísico en el Centro Nacional Francés de Investigación Científica y la Universidad de Burdeos. "Son estas pequeñas regiones circulares alrededor de las estrellas. Es más difícil expulsar esas cosas porque están más unidas gravitacionalmente a la estrella. Es difícil imaginar cómo 'Oumuamua podría haber sido expulsado de su sistema si comenzara como un asteroide'.

Una ilustración de Oumuamua, el primer objeto que hemos visto pasar a través
de nuestro propio sistema solar que tiene orígenes interestelares.
Créditos: European Southern Observatory / M. Kornmesser



La distancia desde una estrella más allá de la cual el hielo permanece en estado sólido, incluso si está expuesta a la luz solar, se denomina línea de nieve o línea de hielo. En nuestro propio sistema solar, por ejemplo, los objetos que se desarrollaron a tres veces la distancia entre el Sol y la Tierra habrían estado tan calientes que perderían toda su agua. Esa línea de nieve se contrajo un poco cuando el Sol se encogió y se enfrió con el tiempo, pero nuestros asteroides de cinturón principal están ubicados dentro o cerca de nuestra línea de nieve, lo suficientemente cerca del Sol como para que sea difícil expulsarlo.

"Si comprendemos correctamente la formación de planetas, el material eyectado como 'Oumuamua debería ser predominantemente helado' ', dijo Thomas Barclay, astrofísico de Goddard y la Universidad de Maryland, en el condado de Baltimore. "Si vemos poblaciones de estos objetos que son predominantemente rocosas, nos dice que tenemos algo mal en nuestros modelos".

Los científicos sospechan que la mayoría de los planetesimales eyectados provienen de sistemas con planetas gaseosos gigantes. La atracción gravitacional de estos planetas masivos puede arrojar objetos fuera de su sistema y hacia el espacio interestelar. Los sistemas con planetas gigantes en órbitas inestables son los más eficientes al expulsar estos cuerpos más pequeños porque a medida que los gigantes se desplazan, entran en contacto con más material. Los sistemas que no forman planetas gigantes rara vez expulsan material.

Utilizando simulaciones de investigaciones previas, Raymond y sus colegas demostraron que un pequeño porcentaje de los objetos se acercan tanto a los gigantes gaseosos que son expulsados ​​que deben ser despedazados. Los investigadores creen que el fuerte estiramiento gravitatorio que ocurre en estos escenarios podría explicar la forma larga y delgada de Oumuamua, similar a un cigarro.

Los investigadores calcularon la cantidad de objetos interestelares que deberíamos ver, según las estimaciones de que un sistema estelar probablemente expulsa un par de masas de tierra durante la formación del planeta. Estimaron que algunos planetesimales grandes tendrán la mayor parte de esa masa, pero serán superados en número por fragmentos más pequeños como Oumuamua. Los resultados fueron publicados el 27 de marzo en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Los hallazgos ya han sido parcialmente confirmados por observaciones del color del objeto. Otros estudios también han notado que los sistemas estelares como el nuestro serían más propensos a expulsar cometas que asteroides. Observatorios futuros como el Telescopio de estudio sinóptico grande financiado por la National Science Foundation podrían ayudar a los científicos a detectar más de estos objetos y mejorar nuestra comprensión estadística de la formación de planetas y planetesimales, incluso más allá de nuestro sistema solar.

"A pesar de que este objeto estaba volando a través de nuestro sistema solar, tiene implicaciones para los planetas extrasolares y la búsqueda de otras Tierras", dijo Quintana.

Por Jeanette Kazmierczak
El Goddard Space Flight Center de la NASA, Greenbelt, Md.

Última actualización: 27 de marzo de 2018
Editor: Rob Garner.