Borisov, el exocometa hiperbólico

Siguiendo la nueva línea que he dado a mi blog (aunque no me dure mucho), también hoy he querido reflejar situaciones que he visto repetidamente durante mis más de 25 años en las aulas. 

Nunca acabas el tema en la fecha que te has propuesto, y no precisamente porque tu programación de las clases haya sido deficiente. Así a veces todo queda a trompicones, e incluso al final pierdes más tiempo porque tienes que volver con el “Como decíamos ayer …”

Pero hoy si; he decidido que voy a acabar con este asunto del Borisov.

El mérito de Gennady Borisov  

Bueno, lo de intentar descubrir un cometa para hacerse famoso lo contaba casi cada día en el aula de Astronomía de Durango para motivar a los chicos a mirar al cielo, pero cada vez lo hago con menos convicción porque resulta que ahora casi todos llevan nombres como Panstarrs, Linear, Atlas, Soho… que en realidad no son personas, sino telescopios automáticos que son capaces de captar los cometas y de manera automática deducir que son algo nuevo y diferente de lo que hay siempre por la zona, cuando todavía son indetectables por los astrónomos…

Telescopio del observatorio Pan-Starrs, que ha permitido descubrir muchos cometas

Sin embargo éste tan especial lo descubrió el astrónomo aficionado de Crimea  Gennady Borisov el pasado 30 de agosto con un telescopio relativamente modesto, de 60cm de diámetro, menor incluso de los artefactos que utilizan algunos aficionados de nivel y que, por ejemplo, capta 200 veces menos luz que alguno de los que hay en los grandes observatorios como los de Canarias.

El descubridor del primer cometa interestelar puliendo, él mismo, el espejo de su telescopio.

- Pues deben ser muy zoquetes los de Canarias por haberse dejado ganar por el ruso ese.

- Los astrónomos profesionales realizan trabajos de investigación más concretos, se basan en observaciones programadas en una zona reducida del cielo y no tienen tiempo para abarcar y rastrear zonas amplias donde pueden detectarse nuevos cometas.

- Bueno, pero aunque no sea profesional, ese cacharro le ha tenido que costar una pasta. Con la paga que me dan en casa, ni en 100 años conseguiría yo ahorrar para comprarme uno como ese.

- No te creas. Esos telescopios no se compran. Hay muchos aficionados como Borisov que se los construyen ellos mismos, y por ello no salen tan caros.

Joan Manuel Bullón, presidente de la Asociación de Aras de los Olmos y Alejandro Vera, junto al telescopio de 610 mm de abertura, construido por Joan López Vila, un poco más grande incluso que el de Borisov.

Además, buscando datos he visto que no es el único cometa al que ha dado nombre nuestro astrónomo crimeano, porque ya hay 8 cometas Borisov-es: el C/2013 N4, C/2013 V2, C/2014 Q3, C/2014 R1, C/2015 D4, C/2016 R3, C/2017 E1 y nuestro protagonista C/2019 Q4

Curiosamente también hay un asteroide con ese nombre : 11016 Borisov (1982 SG12). Pero … pregunta de examen:

-¿Por qué sabemos que este asteroide no fue descubierto por la misma persona que estos cometas?

No vale buscar en internet y copiar que su descubridor fue L.I. Chernykh. o que también hubo un Borisov, etnógrafo y numismático, en el siglo XIX.

- Yo ya lo se: "Por los años".

- Buena deducción. Ya veo que en esta clase hay alguien que todavía utiliza la lógica; pero no sería imposible. Un astrónomo, puede permanecer activo descubriendo cosas durante más de 38 años. Y más si es aficionado, que nunca se jubilará en lo que le gusta. La verdadera razón la expliqué el día anterior. ¿Nadie se acuerda?

- Es que como todavía no hay exámenes, no lo hemos repasado.

- Bueno, vamos a dejarnos de adivinanzas y vamos a ver cosas más interesantes.

Como ya he repetido varias veces, lo importante de este cometa no es su tamaño o su composición, sino su órbita que delata su procedencia de fuera de nuestro Sistema Solar. Una órbita hiperbólica de gran excentricidad: Muy abierta, viene casi en trayectoria recta hacia las cercanías del Sol, allí cambia ligeramente de dirección y se va, también en una trayectoria análoga a la que vino: muy próxima (y cada vez más) a una recta que los matemáticos llaman asíntota.

Órbita del cometa y posiciones de la Tierra, Júpiter y Saturno y Urano el día del paso por el perihelio (9-12-2019)

De pronto veo que un alumno tiene la mano levantada. Alguien muy callado y que suele sacar buenas notas, y le pregunto qué quiere

- Un día nos dijiste que la órbita de la Tierra era casi redonda, y aquí aparece alargada. 

- ¡Vaya; alguien que se acuerda de lo que he explicado! Esta representación es una proyección según el plano orbital del cometa para recoger la forma real de su trayectoria, que al no coincidir con el de la Tierra y estar inclinado, ésta sale deformada ya que está un poco de perfil.

El gráfico anterior presenta la trayectoria del cometa, en su plano orbital, y en este otro ese plano (y la órbita del Borisov) de canto.

Vino desde el hemisferio Norte celeste, con un ángulo de 44º respecto al plano de la eclíptica.
Aunque este gráfico pudiera inducir a pensar que una vez cambiada su dirección se marchará al norte, no ocurrirá así, como se puede comprobar analizando los gráficos que aparecen luego.

- ¿Pero no están todos los astros casi en el mismo plano?

- Los planetas del Sistema solar si, pero hay muchos asteroides y sobre todo cometas cuyas órbitas tienen cualquier inclinación. Por eso se deduce que vienen de una región esférica, como os diré luego. El Borisov viene incluso de más lejos y podría haber aparecido desde cualquier dirección

A continuación pongo varios gráficos más con la órbita en distintas proyecciones, y la posición del Borisov a día de ayer (6-10-19), que he obtenido con la aplicación de cneos.jpl.nasa.gov/orbits. En todos los casos el tramo de órbita a trazos es la que sigue por debajo (por el Sur) del plano de la eclíptica.

En 3 se representa con la órbita terrestre (la eclíptica) en planta, vista desde el Norte.

En 4 La eclíptica de perfil. Se ha remarcado con una línea azul más gruesa la órbita terrestre para visualizarla mejor. Las otras líneas casi horizontales, son las órbitas de los otros planetas, que se desvían muy poco del plano de la del nuestro

- Pues yo no veo nada, ¿No te has confundido con el sentido de alguna flecha?

- No. Es el problema de las proyecciones según el punto de vista. Aquí vienen otras dos, en que se ve mejor: una con la posición actual del cometa, y otra el día de su máxima aproximación a la Tierra, el 28 de diciembre.

Perspectiva.Vino por el norte del plano de la eclíptica, se pasará al sur el 26 de octubre y luego tendrá su mayor acercamiento a la Tierra justo el día de los inocentes.

- ¡Venga ya! O sea que todo es una inocentada.

- Y ahora viene eso de que van a ocurrir un montón de catástrofes...

- Y seguro que los alienígenas que trae dentro aprovechan para desembarcar e invadirnos.

- Lo máximo que se acercará, justamente ese día, es a 290 millones de kilómetros, casi el doble de la distancia de aquí al Sol, ni siquiera podrá verse sin telescopio y no tendrá ninguna influencia en absoluto en la Tierra.

Otras dos proyecciones, en este caso con la órbita del cometa totalmente de perfil, lo mismo que había dibujado en la 2, ahora indicando también la posición del cometa el día de ayer (6-10-19)

- En qué quedamos ¿hipérbola o recta? Yo el 7 lo veo recto.

- Y en la 8 semirrecta. No olvidemos que su órbita, como todas las de los demás astros está contenida en un plano y en tres dimensiones la proyección, o la imagen que vemos, varía.

Tomando su plano orbital es en el que queda la hipérbola con las características orbitales correctas: (forma, excentricidad, …) (Imagen 1), pero si tomamos una vista de perfil a su plano orbital quedará una recta (7) o una semirrecta como en (2 y 8) .

- Qué es eso de semirrecta? Yo en 8 veo también una recta.

- ¿Ya no se estudian esas cosas en primaria? Pues esto sí deberíais saberlo. Aunque en el lenguaje habitual a todo se le llame recta, ésta es infinita, mientras que una semirrecta empieza en un punto origen. Y también está el segmento rectilíneo,(por jemplo la proyección de la órbita de la Tierra en el 4 un segmento) que empieza y acaba: tiene dos extremos.

- Pero en algo te has confundido, porque la 2 está al revés que la 8.

- Es que están vistas desde distinto lado. Uff !!

Bueno, no nos desviemos del tema:

En principio cualquier astro del sistema solar tendría una órbita elíptica y sería periódico. La mayoría de los cometas parece que proceden de la llamada “Nube de Oort, región con forma esférica que envuelve al sistema solar hasta una distancia de un año luz, que está poblada por numerosos núcleos cometarios o “cometoides”: bloques formados por hielo y polvo de varios kilómetros. Orbitan lentamente nuestra estrella y, por supuesto, son indetectables con esos tamaños y a esas distancias. 
Nadie ha visto nunca esa “nube de Oort”, aunque a veces se especula con que Sedna, uno de los cuerpos del sistema solar más lejanos ya descubiertos, podría ser uno de sus componentes que ahora está en la zona de su órbita más cercana al Sol.

- Pero si esa nube no se ha visto, igual es mentira

- Bueno, hay muchos indicios. En ciencia y en astronomía en particular se descubren muchas cosas sin verlas. Por ejemplo, de los más de 3000 exoplanetas (planetas que giran alrededor de otras estrellas) cuya existencia ha sido confirmada hasta la fecha, no se han visto directamente ni una docena.

- Eso no vale. Para eso, en vez de contarnos estas cosas, nos podías poner una peli de Star Wars que son más divertidas y pueden tener el mismo fundamento….

- Ni caso. Continúo:

Aunque los cometoides de la Nube de Oort están plácidamente allí lejos, puede ocurrir que sufran algún incidente como una perturbación gravitatoria de otra estrella y caigan hacia el interior del sistema solar en una órbita elíptica, casi parabólica, con un periodo de miles de años o más. Se les llama cometas de largo periodo, lógicamente no hay constancia de que hayan sido observados antes, y por eso a veces se les llama cometas nuevos.

Pero es relativamente frecuente que durante su viaje su órbita sea alterada por la atracción gravitatoria de otro astro, sobre todo del gigante Júpiter, que reduce la excentricidad de su órbita ( y con ello el periodo) de algunos cometas.

También podría ocurrir lo contrario, aumentar la excentricidad a 1, sería una parábola y solo se acercaría al Sol una última vez. Incluso, según la trayectoria que siga al acercarse a la posición de Júpiter en su viaje de aproximación al Sol la nueva órbita puede llegar a a ser la excentricidad mayor que 1, una hipérbola. Hay algunos casos de cometas de órbita hiperbólica procedentes del Sistema Solar, pero ni su excentricidad ni su velocidad es, con mucho, tan elevada como la del Borisov y eso indica que viene de mucho más lejos.

El cometa Borisov no pasó cerca de ninguno de los grandes planetas que podrían haber modificado su órbita, como se puede apreciar en estos gráficos,

Paso por la vertical de las órbitas de Saturno en mayo de 2018 y Júpiter en marzo de 2019, cuando precisamente estos planetas estaban casi en la parte opuesta

 Aunque el dato más claro de que nunca se aproximó a éstos planetas, ni tampoco a Urano ni a Neptuno se puede apreciar en el gráfico 2, donde se ve que la órbita de Borisov está muy inclinada respecto a la de todos los planetas, y nunca de acercó a ninguno de los grandes planetas exteriores como para que pudiera haberle modificado su órbita.

- ¡Con tantas órbitas que nos has puesto, ya tengo la cabeza llena de rayas!

- Si. Esa frase que decís tanto de “no me rayes” queda muy apropiado hoy, je, je. Pero es que en este caso la órbita del Borisov es la clave de su fama para saber que realmente viene de fuera, y con los gráficos (aunque tengan tanta raya) se entiende mejor.

Otra razón, relacionada con ésta, es su velocidad.

Sin entrar en mucho detalle, y en palabras sencillas, calculando la velocidad y trayectoria a partir de varias observaciones se puede calcular la influencia de la atracción del Sol cuando se acerque a él y la trayectoria que seguirá después. Existe un parámetro llamado “Velocidad hiperbólica" que relaciona ambas cosas.

De hecho, hasta ahora se conocen más de un centenar de cometas de órbita ligeramente hiperbólica, entre ellos el famoso Catalina del que se habló mucho hace 4 años y que, por cierto, su nombre no es de una persona, sino de un observatorio astronómico.

El fotogénico cometa Catalina también tiene órbita hiperbólica, aunque solo muy ligeramente.
Créditos: Daniel López - IAC 

Aparte de un caso raro detectado hace un par de años, el C/2017 U1 (Panstarrs),  que en principio se le calculó una excentricidad 1.18, el cometa que tenía una órbita hiperbólica de mayor excentricidad (hasta ahora conocida) es de 1.008, mientras que la del Borisov es ligeramente superior a 3. Y la del primer visitante de fuera del Sistema Solar, el asteroide Oumuamua, de 1.2

En todos estos casos de cometas de órbita ligeramente hiperbólica que no vienen de fuera, su velocidad es mucho menor.

- ¿Y se sabe si, aparte de la órbita, es diferente a los cometas de aquí?

- Parece que su composición es similar a los del Sistema Solar, lo cual no es extraño, porque se supone que el principal componente de estos astros (el hielo) es muy común en todo el universo. En el Observatorio de La Palma, en Canarias, han obtenido un espectro del Borisov y es parecido a los de los nuestros.

- ¿Un espectro, un fantasma?

- A tí te voy a dar yo fantasma. Algún día hablaremos de ésto, cómo descomponiendo la luz que nos llega podemos saber su composición. Pero eso es otro tema. 

Con ésto, asunto finalizado.

Pero a veces, para decir tonterías, no se callan ni aunque oigan tocar el timbre de final de clase.

- Como si fuera magia fantasmal ....