La misión SWIFT de la NASA detectó agua en el cometa interestelar Borisov.

Por primera vez, el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA rastreó la pérdida de agua de un cometa interestelar a medida que se acercaba y rodeaba el Sol. El objeto, 2I / Borisov, viajó a través del sistema solar a fines de 2019.

El telescopio ultravioleta / óptico del Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA capturó seis instantáneas de Borisov mientras viajaba a través del sistema solar. Este GIF muestra las imágenes UV, con Borisov en el centro. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

"Borisov no encaja perfectamente en ninguna clase de cometas del sistema solar, pero tampoco se destaca excepcionalmente de ellos", dijo Zexi Xing, un estudiante graduado de la Universidad de Hong Kong y la Universidad de Auburn en Alabama que dirigió la investigación. . "Hay cometas conocidos que comparten al menos una de sus propiedades".

Los cometas son grupos congelados de gases mezclados con polvo, a menudo llamados "bolas de nieve sucias". Los científicos estiman que cientos de miles de millones de ellos pueden orbitar alrededor del Sol. Sin embargo, según la velocidad y la ruta calculada de Borisov, debe haber venido del exterior del sistema solar. El cometa es solo el segundo visitante interestelar conocido, descubierto dos años después del primer objeto, llamado ‘Oumuamua, atravesó el sistema solar.

El astrónomo aficionado Gennady Borisov descubrió el cometa el 30 de agosto, cuatro meses antes de acercarse más al Sol. La identificación temprana dio tiempo a múltiples observatorios espaciales y terrestres para realizar observaciones de seguimiento detalladas. En octubre, los científicos que utilizaron el Observatorio Apache Point en Sunspot, Nuevo México, detectaron la primera pista de agua del cometa. En los meses siguientes, el telescopio espacial Hubble de la NASA tomó imágenes de Borisov mientras el cometa avanzaba a una velocidad de alrededor de 100,000 millas (161,000 kilómetros) por hora.

Cuando un cometa se acerca al Sol, el material congelado en su superficie, como el dióxido de carbono, se calienta y comienza a convertirse en gas. Cuando se acerca a 230 millones de millas (370 millones de kilómetros) del Sol, el agua se vaporiza. Xing y sus colegas confirmaron la presencia de agua de Borisov y midieron sus fluctuaciones con luz ultravioleta.

Cuando la luz solar separa las moléculas de agua, uno de los fragmentos es hidroxilo, una molécula compuesta por un átomo de oxígeno y un átomo de hidrógeno. Swift detecta la huella digital de la luz UV emitida por el hidroxilo utilizando su telescopio óptico / ultravioleta (UVOT). Entre septiembre y febrero, el equipo de Xing hizo seis observaciones de Borisov con Swift. Vieron un aumento del 50% en la cantidad de hidroxilo, y por lo tanto agua, que Borisov produjo entre el 1 de noviembre y el 1 de diciembre, que fue solo siete días desde el roce más cercano del cometa con el Sol.

En la actividad máxima, Borisov arrojó ocho galones (30 litros) de agua por segundo, suficiente para llenar una bañera en unos 10 segundos. Durante su viaje a través del sistema solar, el cometa perdió casi 61 millones de galones (230 millones de litros) de agua, suficiente para llenar más de 92 piscinas olímpicas. A medida que se alejó del Sol, la pérdida de agua de Borisov disminuyó, y lo hizo más rápidamente que cualquier cometa observado anteriormente. Xing dijo que esto podría haber sido causado por una variedad de factores, incluida la erosión de la superficie, el cambio de rotación e incluso la fragmentación. De hecho, los datos del Hubble y otros observatorios muestran que trozos del cometa se rompieron a fines de marzo.

Swift rastrea agua del cometa interestelar Borisov. Swift rastrea el agua del cometa interestelar Borisov. Por primera vez, el Observatorio Swift Neil Gehrels de la NASA contó el agua perdida de un cometa interestelar a medida que se acercaba y rodeaba el Sol. El objeto, 2I / Borisov, viajó a través del sistema solar a fines de 2019.

"Estamos muy contentos de que el rápido tiempo de respuesta de Swift y las capacidades UV capturaron estas tasas de producción de agua", dijo el coautor Dennis Bodewits, profesor asociado de física en Auburn. “Para los cometas, expresamos la cantidad de otras moléculas detectadas como una relación con la cantidad de agua. Proporciona un contexto muy importante para otras observaciones ".

Las mediciones de producción de agua de Swift también ayudaron al equipo a calcular que el tamaño mínimo de Borisov es de menos de media milla (0,74 kilómetros) de ancho. El equipo estima que al menos el 55% de la superficie de Borisov, un área aproximadamente equivalente a la mitad de Central Park, arrojaba material activamente cuando estaba más cerca del Sol. Eso es al menos 10 veces el área activa en la mayoría de los cometas del sistema solar observados. Borisov también difiere de los cometas del sistema solar en otros aspectos. Por ejemplo, los astrónomos que trabajan con el Hubble y el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, un radiotelescopio en Chile, descubrieron que Borisov producía los niveles más altos de monóxido de carbono jamás vistos de un cometa a esa distancia del Sol.

Sin embargo, Borisov tiene algunos rasgos en común con los cometas del sistema solar. Su aumento en la producción de agua al acercarse al Sol fue similar a los objetos observados anteriormente. Xing y su equipo también descubrieron que otras moléculas en el inventario químico de Borisov, y sus abundancias, son similares a los cometas de cosecha propia. Por ejemplo, con respecto al hidroxilo y al cianógeno, un compuesto compuesto de carbono y nitrógeno, Borisov produjo una pequeña cantidad de carbono diatómico, una molécula hecha de dos átomos de carbono y amidógeno, una molécula derivada del amoníaco. Alrededor del 25% al ​​30% de todos los cometas del sistema solar comparten ese rasgo.

Pero las características combinadas de Borisov desafían la ubicación en cualquier familia de cometas conocida. Los científicos todavía están reflexionando sobre lo que esto significa para el desarrollo de cometas en otros sistemas planetarios.

Los resultados del equipo se publicaron en la edición del 27 de abril de 2020 de The Astrophysical Journal Letters y están disponibles en línea.

Esta película de Hubble de lapso de tiempo muestra el viaje del cometa Borisov a través de nuestro sistema solar. Las estrellas de fondo aparecen como rayos de luz porque Hubble está rastreando el cometa en movimiento. La cantidad de estrellas cambia a medida que el cometa viaja de regiones estelares de baja a alta densidad en el fondo. El vídeo fue creado usando 37 imágenes tomadas entre el 9 de diciembre de 2019 y el 24 de febrero de 2020. El tiempo total de observación para todas las imágenes fue de tres a cuatro horas. Sin embargo, las observaciones se hicieron en cinco días distintos: 9 de diciembre de 2019; 23 de diciembre de 2019; 3 de enero de 2020; 29 de enero de 2020; y el 24 de febrero de 2020. El vídeo está compuesto de imágenes tomadas en luz visible por la cámara de campo amplio de Hubble 3. Créditos: NASA, ESA, K. Meech (Universidad de Hawai) y D. Jewitt (UCLA)

Swift fue desarrollado para estudiar las explosiones de rayos gamma, las explosiones más luminosas del universo. Pero durante la última década, Bodewits lo ha utilizado para aprender más sobre los cometas a medida que atraviesan el sistema solar. La atmósfera de la Tierra absorbe la mayor parte de la luz ultravioleta, por lo que los científicos deben buscar la firma del hidroxilo desde el espacio. Y debido a que Swift tiene una estrategia de observación flexible y un tiempo de reacción rápido, puede realizar un monitoreo a largo plazo de nuevos objetivos interesantes. Las primeras cinco observaciones de Borisov se compusieron de instantáneas UVOT tomadas durante 12 horas, y la última fue una serie de imágenes capturadas durante 24 horas.

"El equipo no imaginó que la misión contribuiría tanto a nuestra comprensión de la ciencia planetaria cuando se estaba construyendo", dijo el investigador principal de Swift, S. Bradley Cenko, en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. "Pero es un buen ejemplo de personas que encuentran formas creativas y poderosas de usar las capacidades que existen para hacer ciencia inesperada y emocionante".

Goddard gestiona la misión Swift en colaboración con Penn State en University Park, el Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México y Northrop Grumman Innovation Systems en Dulles, Virginia. Otros socios incluyen la Universidad de Leicester y el Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard en el Reino Unido, el Observatorio Brera y la Agencia Espacial Italiana en Italia.

Imagen de la pancarta: El telescopio óptico / ultravioleta del Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA capturó seis instantáneas de Borisov mientras viajaba por el sistema solar. Este GIF muestra las imágenes UV, con Borisov en el centro. Crédito: Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA.

Por Jeanette Kazmierczak

Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.

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Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA, Greenbelt, Maryland.

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Última actualización: 28 de abril de 2020, enlace publicación.

Editora: Jeannette Kazmierczak