Lucy y los asteroides troyanos

Continuando con el tema del post anterior que recogía la visita de un ingenio espacial a puntos de equilibrio gravitatorio, hoy es el turno de la sonda Lucy, lanzada el pasado mes de octubre y cuyo objetivo es visitar 6 asteroides (dos de ellos binarios) y 5 de los cuales son muy especiales no solo porque parecen ser de diferentes tipos y procedencia sino por su ubicación también en torno a dos puntos de equilibrio gravitatorio a causa de lo cual se les llama troyanos.

Lanzamiento de Lucy y recreación de su llegada a uno de los asteroides binarios (NASA)

Se trata de unos asteroides que se encuentran en la misma órbita de Júpiter, moviéndose casi al unísono con el quinto planeta, aproximadamente 60º por delante y por detrás de él en las cercanías de los denominados puntos de Lagrange L4 y L5, lugares de estabilidad gravitatoria de manera que un objeto o astro pequeño que se ubiqué allí, permanecerá en ese mismo lugar debido a la atracción gravitatoria conjunta del Sol y el planeta. A diferencia de los otros 3 puntos de Lagrange, de los que trata el post anterior, en este caso si por cualquier otra interacción se desplazase de ese punto, nunca se alejará demasiado y quedará en sus inmediaciones circunvalando dicho punto

Situación de los puntos de Lagrange L4 y L5, en cuyos alrededores se encuentran los asteroides troyanos.

En 1906 el astrónomo alemán Max Wolf descubrió el primero de ellos. Era el asteroide nº 588 y se movía muy lento, más que ningún otro asteroide conocido, por lo que en aquel momento era el más lejano; y cuando se calculó su órbita se comprobó que estaba a la misma distancia del Sol que Júpiter y se movía 60º por delante de él, formando los tres astros un triángulo equilátero, en el mencionado punto L4. Se le llamó Aquiles, un nombre masculino como correspondía por tradición a los asteroides de órbita extraña o fuera del cinturón principal (el primero fue el 433 al que se le había llamado Eros porque se salía del cinturón de asteroides, en ese caso por dentro)

Aunque la situación pudiera parecer sorprendente, compartiendo órbita con Júpiter, ya un siglo antes Lagrange había calculado esos puntos como lugares de estabilidad gravitatoria

El mismo año del descubrimiento de Aquiles se encontró otro asteroide que se movía también en una órbita muy similar a la de Júpiter pero 60º por detrás (en L5) al que se le llamó Patroclo, el amigo de Aquiles en la guerra de Troya.

Representación de Aquiles y Patroclo, sobre los que hay una curiosa controversia (aunque no venga a cuento) respecto a que si eran amigos o amantes. Como en la Iliada solo hay indicios de una u otra situación, no creo que tenga sentido el debate porque son personajes imaginarios.

En los años siguientes se descubrieron otros dos asteroides situados en lugares próximos a Aquiles, que fueron nombrados Héctor (del bando troyano) y Néstor (del bando griego de Aquiles y Patroclo). Actualmente se conocen muchos más y se piensa que quizás pudiera haber cerca de un millón, tantos como en el cinturón principal entre Marte y Júpiter, siendo los que preceden a Júpiter (en L4) casi el triple que los que le siguen. (En L5)

Para los mayores, a los que se les ha dado nombre propio, se han elegido personajes de la guerra de Troya, de donde les viene el nombre genérico: los que están en las proximidades de L4 se designan con nombres de personajes griegos que participaron en aquella guerra, mientras que los que están en L5 con personajes troyanos. Patroclo y Héctor nombrados previamente a establecerse este criterio suponen las únicas excepciones de infiltrados, y casualmente en el relato de la Iliada los cuerpos de ambos personajes quedaron en el bando contrario después de morir.

La entrada del caballo a Troya (G. D. Tiepolo). Los personajes de la guerra de Troya, al igual que los de muchos otros relatos de la Grecia clásica, han servido para nombrar numerosos astros.

En cuanto al origen de los asteroides troyanos de Júpiter, según unos recientes estudios sobre la densidad de Patroclo y otro asteroide satélite suyo, parece ser que no son rocosos como los del cinturón principal, sino núcleos cometarios de hielo procedentes del cinturón de Kuiper que han quedado capturados en los puntos de Lagrange, y se especula con que éste sea el origen de todos o la mayoría de los troyanos de Júpiter. Lucy ayudará a saberlo.

- La configuración troyana en los puntos L4 y L5 no es exclusiva del sistema Sol-Júpiter, y desde hace unos años se conocen otros casos, entre los que se pueden citar:

- Dos satélites de Saturno tienen troyanos: Los también satélites Calipso y Telesto giran en la órbita de Tetis en sus puntos L4 y L5, y en esos mismos puntos de la órbita de Dione se encuentran el satélite Helene y Polydeuces (o Polux)

Montaje con las imágenes de Saturno, Tetis, Calipso y Telesto

- Marte tiene varios, siendo 5261 Eureka el más destacado.

- También en la órbita de Urano se han descubierto varios troyanos: 2001 QR322,  2011 QF99,..

- También la Tierra tiene al menos un troyano: 2010 TK7  

Si curiosa es la norma utilizada en el nombramiento de los troyanos de Júpiter y las excepciones casuales de Patroclo y Héctor, no lo es menos otra circunstancia, también totalmente casual, que se da considerando los últimos descubrimientos; y es que el primer astro diferente de Júpiter al que se le descubrieron troyanos es Tetis, que en la Iliada era precisamente la madre de Aquiles, el primer troyano descubierto. Esto es también una pura casualidad ya que Tetis fue nombrado mucho antes de descubrirse Aquiles, y éste fue nombrado mucho antes de descubrirse los “troyanos” de Tetis.

Tetis entrega a su hijo Aquiles una armadura

Lo que no es casualidad es el nombre de Helene, que se refiere a la famosa Helena de Troya. Este satélite fue nombrado a proposito cuando ya se había comprobado que se trataba de un troyano (situado en L4 de Dione), y no rompe la norma de los nombres masculinos-femeninos porque se refiere solo a los asteroides. De esta manera pudo utilizarse ese personaje para nombrar un astro troyano.

Volviendo a la misión Lucy, es curioso constatar su recorrido: tras el lanzamiento volverá a aproximarse en dos ocasiones a la Tierra para ganar energía en sendas asistencias gravitatorias y se dirigirá luego hacia L4, acercándose durante el camino al asteroide del cinturón principal Donaldjohanson. Después visitará a los griegos Eurybates, Polymele, Leucus y Orus durante 2027 y 2028, volverá luego a la órbita terrestre y en 2033 se dirigirá a L5 para visitar a Patroclo

Recorrido de Lucy en su visita a  los asteroides troyanos. Las diversas posiciones de Júpiter corresponden a la situación del planeta cuando Lucy llega a cada uno de ellos.

A pesar de que los dos grupos de asteroides están separados por 120º, debido al intervalo de 5 años entre las dos visitas, Patroclo ocupará, cuando sea visitado, la misma zona en que estaban antes los otros, y en ambos viajes Lucy se dirigirá a la misma zona. Es imposible, pero si pudiera quedarse allí esperando, se ahorraría mucho camino.

 

ORBITAS TROYANAS EN FORMA DE GOTA

Aunque se dice en general que estos asteroides troyanos están en los puntos L4 y L5, lógicamente no pueden estar todos apelotonados situados exactamente en esos puntos, sino que oscilan en torno a ellos siguiendo unas trayectorias relativas en forma de gota o de lágrima como las de la siguiente figura, aunque con diversa amplitud y tamaño:

A diferencia de los puntos L1, L2 y L3 que aparecieron en el artículo anterior, L4 y L5 son estables y aunque un asteroide aparezca separado de uno de esos puntos, trazará trayectorias en torno a él, en principio sin alejarse definitivamente.

Hay que insistir en que estas trayectorias, que tienen forma de gota o de lágrima, son relativas a la posición de Júpiter parando el movimiento del planeta alrededor del Sol, y que en realidad cada asteroide troyano tiene su órbita elíptica habitual en torno al Sol, que va modificándose ligeramente por la influencia gravitatoria del planeta. Estas modificaciones van trazando la trayectoria de gota.

Las flechas azules en las dos trayectorias de gota no indican la dirección del asteroide alrededor del Sol, sino la evolución de su órbita y posición respecto a Júpiter y al punto de Lagrange.

 ¿Por qué realizan esos extraños recorridos?

Si un asteroide está en las proximidades de L4 se mueve delante de Júpiter. Si a causa de una interacción gravitatoria pasara a una órbita ligeramente exterior (posición A) o simplemente partiendo de esta posición inicial, al estar más alejado del Sol que Júpiter se moverá más despacio por lo que poco a poco se irá acercando al planeta hasta la posición B. Allí Júpiter lo atrae con lo que lo frena y le hace caer a una órbita más interior que es más rápida y por ello paradógicamente se volverá a alejar de Júpiter pasando al punto C junto a L4. Pero una vez sobrepasado L4 (donde con un ángulo de 60º habría estabilidad gravitatoria) la atracción conjunta de Júpiter y el Sol (cuya resultante está dirigida a un lugar entre el centro de masas y el Sol) le hace ir aumentando su distancia al Sol (al atraerlo lo acelera y saca hacia afuera) de manera que al pasar por D y alejarse más que la órbita de Júpiter, vuelve a moverse más lento que éste y llega nuevamente al punto A, completando la trayectoria de gota y repitiéndose el proceso que puede durar unos 150 o 200 años, según la posición de partida o el tamaño de “la gota”

De manera similar ocurre con un asteroide cercano a L5, que se encuentre por ejemplo en el punto E: se acerca por detrás a Júpiter, éste lo acelera en F haciéndolo salir a una órbita más externa que será más lenta y lo hará pasar por G y H hasta completar el recorrido en E (De G a E al recibir un impulso gravitatorio hacia un punto situado entre el Sol y el centro de masas es frenado y cae hacia dentro)

Analizada en detalle la situación es más compleja:

Estas trayectorias de gota son solo una primera aproximación sin entrar en detalle. En realidad las órbitas de los troyanos difieren de la de Júpiter, tanto en su excentricidad como en la posición de los nodos o inclinación del plano orbital. El semieje mayor (el tamaño de la órbita) ya se ha visto que va cambiando, siendo inferior al de Júpiter durante un largo periodo (de B a D pasando por C) y luego es mayor (de D a B pasando por A), todo ello si está en las cercanías de L4.

Teniendo en cuenta estas órbitas, durante los casi 12 años que tardan en completarlas, la posición respecto a Júpiter también va cambiando; y dejando al planeta en una posición fija, el asteroide trazará un bucle:

En el siguiente ejemplo un asteroide cercano a L4 estaría en el punto 1, siendo el semieje mayor del asteroide (el tamaño de su órbita)  algo más grande que el de Júpiter y por ello será algo más lento, completando su vuelta después que Júpiter:

En 1 está cerca del afelio, por fuera de la órbita joviana. De 1 a 2 va más lento y por eso en la órbita relativa se mueve hacia atrás. De 2 a 3 atraviesa la órbita de Júpiter y se vuelve más rápido que el planeta: en la representación relativa cambia de sentido y atraviesa la órbita. En los alrededores de 3 alcanza su máxima velocidad al pasar por su perihelio, mayor que la del planeta y así en la representación relativa realiza un bucle. En 4 atraviesa la órbita hacia fuera y a partir de ahí volverá a moverse más lento. En 5 Júpiter ha completado su órbita pero el asteroide no, acabando el bucle más atrás que al comienzo, más cerca de Júpiter.

Se han representado de color amarillo y azul los siguientes bucles, cada uno de ellos de casi 12 años, y son consecuencia de la excentricidad de la órbita del troyano.

Cada uno de estos bucles comienza más cerca de Júpiter, hasta que se aproximan suficientemente, Júpiter le reduce la órbita, y se vuelve más rápido que el propio planeta, volviendo a separarse.

Lógicamente en un momento el tamaño de las órbitas y por tanto el periodo serán similares.

Una vez que el asteroide se va separando de Júpiter por ir más rápido, se produce la siguiente situación, razonando de manera similar al caso anterior:

Y cuando ya se ha alejado lo suficiente vuelve a salir a una órbita más externa como se dijo, y se completa el itinerario con forma de gota, que en realidad está formada por unos cuantos bucles.

Conviene recalcar que mientras que la trayectoria de gota es debido a las interacciones gravitatorias y como consecuencia las modificaciones de las órbitas de los asteroides, las que tienen forma de lazo se deben únicamente a posiciones geométricas derivadas de la segunda ley de Kepler.

El telescopio James Webb y los puntos de Lagrange

Casualmente dos de las misiones espaciales más destacadas lanzadas en el último trimestre de 2021 tienen algo en común: Los llamados puntos de equilibrio de Lagrange, conocidos por L1, L2, L3, L4 y L5.

La sonda Lucy, que fue lanzada el 13 de octubre, visitará asteroides situados en L4 y L5 de la órbita de Júpiter y el telescopio espacial James Webb que el día de navidad salió rumbo a los alrededores del punto L2 de la Tierra.

Situación de los puntos de Lagrange. Habitualmente se representan los 5 con un único astro, pero en este caso he utilizado los dos planetas para recoger la situación real en las dos misiones, aunque las órbitas no están proporcionadas, como tampoco la situación de los 3 primeros puntos en cuanto a su distancia a la Tierra, siendo solamente un esquema.

De las dos misiones citadas, hoy me voy a referir a la segunda que en orden de importancia y eco mediático debe ser la primera, y próximamente escribiré sobre Lucy y sus objetivos.

El telescopio espacial listo para su lanzamiento, junto a científicos y operarios que lo han hecho posible, y dan una idea de su envergadura. a pesar de tener el espejo plegado.

El James Webb es el telescopio espacial más ambicioso, que sustituirá al ya añoso Hubble, tiene una gran sensibilidad y resolución, observará en el infrarrojo y su capacidad será tal que podrá observar más lejos que ningún otro, lo que significará captar las primeras estrellas que se formaron en el universo y las primeras galaxias. La luz de los objetos más lejanos tarda mucho en llegar, por lo que es equivalente mirar lejos a mirar atrás en el tiempo.

Tiene otros muchos objetivos, que puedes encontrar en numerosos artículos o reseñas en la red y que junto a las vicisitudes del lanzamiento y otros temas técnicos mejor que yo lo puede contar el experto en astronáutica Daniel Marín en su blog Eureka, pero antes de nada hay que decir que el lanzamiento ha sufrido numerosos aplazamientos y se ha encarecido. Inicialmente se pensó en lanzarlo en 2007 y se hizo una estimación de un coste de 1600 millones de dólares, pero finalmente se ha lanzado 15 años más tarde habiendo sobrepasado los 9500 millones.

Lanzamiento del telescopio espacial por medio de un Ariane 5

Cuando llegue al punto L2 de la Tierra (un mes después del lanzamiento) no se quedará exactamente allí porque es inestable, sino que lo orbitará según una trayectoria contenida en un plano inclinado respecto a a la eclíptica.

Puntos de equilibrio de Lagrange

El lanzamiento de estas dos misiones son una buena excusa para hablar de los puntos de Lagrange:

Si tenemos dos astros el de menor masa girará alrededor del mayor siguiendo una elipse o, mejor dicho, ambos girarán alrededor del centro de masas. Pero si hay más de dos que interaccionen gravitatoriamente la órbita es muy complicada. En el caso de que sus masas sean muy diferentes, las órbitas casi circulares y el más pequeño gire también alrededor del mayor, el matemático franco-italiano Lagrange dedujo que existen 5 puntos donde se compensaban las atracciones de los dos mayores sobre el tercero, con la fuerza centrífuga de éste considerando un sistema de referencia que gire a la vez que los dos cuerpos mayores, de manera que se moverá alrededor del primero con la misma velocidad angular que el segundo, solidariamente con él.

Los 5 puntos de Lagrange

Para entender más fácilmente la mecánica de estos puntos en el sistema Sol-Tierra conviene recordar que prescindiendo de la atracción de la Tierra:

- Un objeto situado en órbita alrededor del Sol a una distancia del mismo igual a la de la Tierra, se movería a su misma velocidad.

- Si estuviera en una órbita más externa se movería más despacio, y si se ubicara en una órbita más interna lo haría más deprisa

Prescindiendo nuevamente de la atracción de la Tierra:

- Para que un objeto situado en una órbita más externa que el planeta se moviese a su misma velocidad angular, la masa del Sol debería ser mayor, y si está en una órbita más interna la masa debería ser menor:

Sin embargo, un objeto situado en los puntos L1, L2 o L3 se movería alrededor del Sol a la misma velocidad angular que la Tierra, a pesar de que están a distinta distancia de la estrella que nuestro planeta, porque influye también la atracción de la Tierra:

¿Por qué se equilibran las fuerzas? Todo es cuestión de la atracción gravitatoria del Sol y de la Tierra y la fuerza centrífuga del objeto, pero para no utilizar una terminología rigurosa y complicada, de una manera coloquial puede decirse que:

- Un objeto situado en L1 debería moverse alrededor del Sol más deprisa que la Tierra por tener una órbita más interna. Pero, se movería a esa velocidad si el Sol tuviese menos masa, y por ello su fuerza de atracción fuese menor. Al estar situada la Tierra en la parte opuesta, realiza una atracción al objeto que contrarresta parte de la fuerza que realiza el Sol, como si éste tuviera menos masa. La distancia desde la Tierra para que eso ocurra es de 1.48 millones de km.

- Un objeto situado en L2 se debería mover más lento que la Tierra, a no ser que la masa del Sol fuera mayor. En este caso la atracción de la Tierra se suma a la del Sol porque están en la misma dirección y el efecto es como si el Sol tuviera más masa. Dicho punto está a 1.51 millones de km de la Tierra.

Estos puntos de Lagrange, o mejor dicho sus proximidades, son adecuados para colocar satélites artificiales, y actualmente ya hay varios funcionando por allí. Entre otros en las cercanías de L1 fueron colocados el SOHO y Génesis y en L2 WMAP o GAIA  

- Teóricamente un objeto en L3 soportaría una situación similar a L2, ya que también aquí la atracción del Sol y de la Tierra tienen la misma dirección, pero hay una diferencia, y es que la Tierra está mucho más lejos y apenas aporta casi nada a la suma con la atracción del Sol. Eso lo mantendría prácticamente en la misma órbita terrestre, pero en realidad el objeto se mueve no alrededor del centro del Sol, sino del centro de masas del sistema Tierra-Sol por lo que está ligerísimamente más cerca del Sol que la Tierra, a 1.495 millones de km.

El centro de la órbita es el centro de masas del Sol y el planeta, y el punto L3 está un poco más cerca del centro del Sol que del centro de la órbita del planeta.

El punto L3 en el sistema Sol-Tierra fue un lugar popular utilizado para ubicar una "Contra-Tierra", en libros de ciencia ficción. Si allí hubiera algo, no podríamos verlo desde aquí.

Estos 3 puntos son inestables, de manera que aunque en teoría un objeto colocado allí se mantendría teniendo en cuenta solo la atracción de la Tierra y del Sol, con una mínima perturbación producida por la atracción de otro astro saldrían de ese lugar definitivamente. Por eso el telescopio James Webb no quedará exactamente en L2, sino que se moverá a su alrededor en una órbita de halo como otros ingenios astronómicos, que no es totalmente estable y hay que gastar energía para mantenerse en ella:

Si se coloca una nave en órbita alrededor del Sol más lejos de esos 1.51 millones de km desde la Tierra  donde está L2, se moverá más lenta que nuestro planeta (hacia atrás respecto a L2) y curiosamente si se coloca más cerca que L2 aunque esté en una órbita más grande que la de la Tierra, en principio se movería más rápida que ella. Esto puede ser utilizado para describir órbitas en torno a L2, aunque como se ha dicho, no serían totalmente estables.

Dejo para un próximo artículo (ya está publicado)  a la sonda Lucy y la explicación de los puntos L4 y L5, que sin duda son más interesantes que estos de hoy.

Conociendo al enemigo

 Este post es la continuación de Impactos cósmicos 3, concretamente su habitual anexo "para saber más", que tras quedar pendiente de escribir en su momento, finalmente he decidido ponerlo aparte.

- Los asteroides más peligrosos ... pero no tanto

Se conocen más de 3000 cometas y casi un millón de asteroides, pero seguro que hay muchos más. La inmensa mayoría de los asteroides se encuentran en el cinturón principal entre las órbitas de Marte y Júpiter, o compartiendo órbita con Júpiter (los llamados troyanos de los que espero hablar próximamente), y por eso nunca se acercan y no son peligrosos.

Pero hay un grupo, de los que se conocen unos 20000, que sí se aproximan relativamente a la Tierra, a menos de 0.3 ua (o dicho de otra manera, a 1.3 u.a al Sol): los denominados NEO (Objeto cercano a la Tierra) y se dividen en 3 grupos que cada uno toma el nombre un asteroide concreto con similares características:

Aten: cuyo radio orbital medio es inferior al terrestre (1 ua) pero tienen un afelio mayor que el perihelio terrestre, por lo que aunque normalmente están dentro de la órbita de la Tierra pueden atravesarla en algún momento.

 Apolo: con un radio orbital medio mayor que el terrestre, tienen un perihelio menor que el afelio terrestre, con lo que habitualmente estarán por fuera de la órbita de la Tierra, pero pueden meterse dentro de la misma. En general son los más peligrosos.

Amor: cuyo radio orbital medio está entre las órbitas de la Tierra y Marte y cuyo perihelio es mayor que el afelio terrestre y menor que 1.3 ua.  Se mantienen por fuera de la órbita de la Tierra, por lo que en principio no son peligrosos, aunque podrían acercarse a Marte y modificar sus parámetros orbitales. 

La inmensa mayoría de los NEO no representan un peligro real, y el margen de 0.3 u.a. puede parecer demasiado amplio, pero son controlados por si pudiera modificarse su órbita y acercarse más. Dentro de los ellos, están los asteroides potencialmente peligrosos PHA que actualmente ya se acercan a menos de 0.05 ua y tienen magnitud igual o menor que 22 (una forma de estimar su tamaño, que no sean meteoroides) son unos 800, y por supuesto se controlan de manera más estrecha y la inmensa mayoría están bien monitoreados.

El más grande de los NEO (Ganímedes) mide 31 km. Curiosamente le dieron el mismo nombre que al más grande de los satélites del Sistema Solar.

- Aunque parezca que las órbitas se cruzan, no hay peligro

Si observamos un gráfico en planta de las órbitas de la Tierra y un asteroide Apolo veremos que dichas órbitas se cruzan y lo mismo ocurre con muchos Aten. Podría pensarse que hay un peligro real de impacto si ambos astros se encuentran en el cruce de las órbitas. Pero en realidad en 3 dimensiones esto no ocurre.

Solo en el caso muy concreto de que uno de los nodos de la órbita del asteroide coincida casi exactamente (teniendo en cuenta los minúsculos tamaños de los astros comparados con sus órbitas) con la órbita terrestre podrían impactar.

Aunque en la representación en planta pudiera parecer que el asteroide de órbita verde es más peligroso, en realidad no es así porque sus nodos están relativamente lejos de la órbita terrestre

Aún en ese caso es muy improbable que en un paso concreto se produzca el impacto porque requeriría que el asteroide pasase por el nodo justo en la fecha y en los 7 minutos en concreto en que la Tierra pasa por ahí, siendo la probabilidad de que esto ocurra del orden de 1 entre 100000.

- Los que menos se alejan son compañeros seguros 

Dentro de los NEO existe un reducido grupo de asteroides muy especiales: Los coorbitales terrestres, que tienen una órbita muy similar a nuestro planeta y especialmente los que se suelen denominar "Asteroides Arjuna": El semieje mayor de su órbita está muy cercano a una unidad astronómica, por lo que su periodo es aproximadamente de un año, la excentricidad orbital es pequeña, así como su inclinación

Como siguen casi el mismo camino que la Tierra pero a una velocidad ligeramente diferente cabría pensar que se irían acercando poco a poco a nuestro planeta hasta que impactasen sin remedio. Pero curiosamente cuando se han acercado lo suficiente, la atracción gravitatoria terrestre les hace cambiar de órbita y se alejan. Pero esa misma atracción hace que nunca se alejen demasiado. Es el caso, por ejemplo, de 216 HO3 sobre el cual escribí recientemente. 

Por ello se da la paradoja de que los asteroides que siempre están cerca no son peligrosos porque se acercan por delante o por detrás poco a poco, interactúan suavemente modificando la órbita, y no chocan de manera brusca.

Órbita de uno de estos asteroides Arjuna y su movimiento relativo respecto a la Tierra. Se explica en el mencionado artículo.

- Efecto Yarkowsky: una curiosa circunstancia que nos salvó.

A la hora de calcular órbitas y posiciones de los asteroides NEO para controlar su situación, no solo hay que tener en cuenta los efectos de la atracción gravitatoria del Sol y otros astros a los que se pueda acercar, sino que también hay que contar con un extraño efecto que afecta a los asteroides pequeños, de forma irregular y diferente albedo (terreno más claro u oscuro) en distintos lugares de su superficie.

La diferente absorción de la radiación solar en las distintas zonas del asteroide modifica su periodo de rotación y como consecuencia también su órbita.

Según la posición de la zona oscura, la rotación se acelerará o se frenará porque el asteroide se calienta de manera no uniforme en la cara donde es de día, ya que las zonas oscuras absorben más radiación y luego esto tiene una curiosa influencia en la rotación como se representa en el siguiente gráfico:

Dos asteroides con la misma forma que tengan una zona oscura en diferente lugar. Cuando en la zona oscura es de día (en la posición A de ambos gráficos), ésta se calienta más que el resto. Luego, cuando allí se hace de noche (B), ese calor es expulsado al espacio y actúa como pequeños jets que producen una fuerza de reacción (flecha azul) que en el caso del asteroide del recuadro de la izquierda va en el sentido de la rotación y se acelera ésta, y en el del gráfico de la derecha va en sentido contrario y la frenará.

En el gráfico se ha representado un ejemplo extremo, y en general el efecto final puede ser el resultado de lo que ocurre en pequeñas zonas situadas en diferentes lugares de la superficie. Si el asteroide es aproximadamente esférico y su superficie tiene una tonalidad uniforme, estos efectos se compensan y el periodo de rotación no cambia.

Como normalmente no se conocen en detalle las características que originan el efecto Yarkowski en cada asteroide, el cálculo es complejo y hay que partir de las pequeñas modificaciones previas producidas en la órbita. Esto, que en principio añade incertidumbre ante un posible impacto, parece que nos ha solucionado la intriga de Apophis, el asteroide más peligroso actualmente, que los cálculos iniciales daban un posible impacto el 13-4-2036, pero gracias a la desviación por el efecto Yarkowsky se ha descartado.

¿Impactos cósmicos?...3- No es para tanto

Esta es la tercera y última parte del tema de los impactos cósmicos después de 1-Si, gracias y 2-No por favor, que puedes leerlos clikando en estos enlaces.

¿Qué no te ha tocado la lotería? Bueno, peor sería que te hubiera caído un asteroide encima de la cabeza.

Porque se dice que “Es más difícil que te toque el gordo que el morir por un impacto cósmico”

Esta frase, con algunas variantes, suele oírse de vez en cuando y en especial en estas fechas, pero no es para tanto.

Cálculos y noticias exageradas:

Aunque aquí se refiere al sorteo de los euromillones, ya se decía eso antes de que se implantase dicho sorteo, refiriéndose al gordo de Navidad. En cualquier caso, parece que la frase es un invento sin sentido de alguien que no le gusta jugar a la lotería, o que no calcula muy bien las probabilidades, porque todos los años le toca a alguien la lotería, pero no siempre caen asteroides sobre alguien..

- Dejando la lotería a un lado (enhorabuena si te ha tocado algo) lo cierto es que siempre se exagera el peligro de morir por la caída de un asteroide. Si fuese cierto lo de 1 entre 1.600.000 que se cita en la noticia significaría, por ejemplo, que en España deberían haber muerto por esa causa más de 20 personas en los últimos 100 años, y está claro que no murió ninguna (el patoso Pedro Casas que cité en el otro post no cuenta). Y muchísimas más víctimas en todo el mundo, donde deberían ser nada menos que del orden de 50000 fallecidos, y parece que solo hay uno, y con dudas.

Por otra parte, en la tabla de la derecha se indica que la probabilidad de morir por un impacto global es mucho mayor que por uno local. Aunque ninguna persona ha muerto por impactos globales (los dinosaurios no cuentan), parecería lógico la alta probabilidad porque cuando ocurra morirán muchísimas. Pero yo creo que no va a ocurrir por lo que relato luego, con lo que esa probabilidad sería nula. Lo de la relación con el botulismo y el tiburón tampoco cuadra, porque hay casos de vez en cuando, pero a causa de asteroides no.

- Incluso unos cálculos minuciosos realizados por Christian Gritzner, del Centro Aeroespacial Alemán basándose en la superficie que ocupa de media un ser humano, su esperanza de vida, la superficie de tierra emergida y el número de meteoritos que caen en ella cada año, indicaban que la probabilidad de que te golpee un meteorito es de una entre 174 millones, como mucho.

Libro en el que Christian Gritzner publicó sus datos

Habría que decir que una entre 174 millones “como muchísimo”, porque aunque solo contemos los últimos 100 años, donde seguro que si hubiera ocurrido se habría sabido, son en total 4 o 5 casos en todo el mundo y no los 40 que aproximadamente deberían haber ocurrido. Además en casi todos los casos las consecuencias fueron leves.

- Por supuesto, en otras fuentes se encuentran otros números muy diferentes. Por ejemplo en otro artículo se dice: 

No dejan de ser curiosas las coincidencias y enorme diferencia entre unos y otros.

En los otros riesgos es fácil calcular la probabilidad, simplemente tomando el registro de defunciones y agrupando cada causa, pero en el caso de impactos cósmicos es casi imposible por el poco número de casos. 

- Estimaciones alarmistas: A veces se manejan también supuestos datos estadísticos sobre periodicidades que más bien son elucubraciones y algunos claramente falsos. Así se dice que cada 100 años cae uno de cómo el de Tungunska (unos 100 m), pero ya han pasado más de 110 y sigue sin caer, o que cada 10 millones de años uno de 10 km. Y del último hace ya 65 millones.

Tampoco en este aspecto se puede hacer estadísticas de un suceso tan poco frecuente porque hacen falta muchos más datos y no los hay, y en estos casos todo son elucubraciones.

- En muchas ocasiones se anuncian posibles choques de asteroides con la Tierra, y me he referido a ellos varias veces. Todas son exageradas y alarmistas porque en realidad se acerca un asteroide que sabemos que pasará a una cierta distancia. Pero también aparecen de vez en cuando otras totalmente falsas, como esta:

Noticia errónea, y posiciones de la Tierra y el asteroide el 6 de mayo de 2022. Aunque en un futuro pudiera pasar cerca, en 2022 lo hará muy lejos, teniendo en cuenta la escala.

No es para tanto

Por otra parte, a pesar de los temores que a veces se manifiestan, casi con total seguridad nosotros no veremos el impacto de un asteroide como el que provocó extinciones masivas hace 65 millones de años, ni nuestros nietos, y muy probablemente tampoco ningún ser humano.

- Conocemos a todos los asteroides de ese tamaño (unos 10 kilómetros), todos están controlados y ninguno se nos acercará en los próximos siglos. Más adelante, no se puede saber, pero si la humanidad ha seguido creciendo científica y tecnológicamente, seguro que será capaz de desviar cualquier objeto celeste que pueda chocar con nuestro planeta.

- Otro tema son los asteroides más pequeños, por ejemplo de unos centenares de metros. No causarían tanto daño, y sería más fácil de desviarlos, pero seguramente todavía no conocemos a todos. Actualmente el más peligroso parece que es Apophis, que con sus 300 metros podría causar enormes daños en una amplia zona, pero nunca nuestra extinción, y ya escribí sobre él en “La verdad sobre el caso Apophis”: A pesar de lo que se había dicho, no hay peligro de impacto en el anunciado 2068, ni tampoco en las siguientes décadas.

- El peligro real está en los cuerpos aún más pequeños, de unos metros, de los que todos los años se descubren unos cuantos que pasan relativamente cerca, y poco antes de que pasen. Podrían causar daños, pero menores que otros desastres naturales que no somos capaces de evitar y desde luego mucho menores que la pandemia, por ejemplo. 

Están controlados al menos en su inmensa mayoría, aunque algunos se descubren con poca anticipación, como los de estos últimos días:

Listado de asteroides que se han acercado a la Tierra entre el 16 y el 23 de diciembre

De los 12 asteroides de la tabla, 5 de ellos fueron descubiertos en la primera quincena de este mes de diciembre (los indicados con un punto azul) y 4 en la segunda quincena (con punto rojo), no habría habido tiempo de desviarlos, pero casi todos son meteoroides (pequeños, de menos de 50m que explotan en la atmósfera como el de Chelyabinsk en 2015). Por eso no se habían encontrado antes.

El que es realmente grande en esta lista, de más de un kilómetro, ya se conoce desde el año 2003, está controlado, y no se acercará mucho.

Si hay que justificar el “casi” en la frase “casi con total seguridad nosotros no veremos un gran impacto”, sería por:

- La improbable llegada de un gran cometa directamente de la nube de Oort del tamaño del Hale Boop (con un núcleo de 30 km)

Hale-Boop, el cometa de los records, entre ellos su gran tamaño. No se acercó demasiado, pero si otro de esa talla impactara, sería muy destructivo.

- Un cometa de fuera del Sistema Solar como ocurrió con el Borisov de unos 5 km, del que se pensó erróneamente que podría ser peligroso e incluso se calculó cómo interceptarlo, pero se necesitarían 5 años, que no se disponía, y afortunadamente los cálculos iniciales eran erróneos.

El cometa Borisov, sobre el que ya escribí hace años

- Un asteroide extrasolar como Oumuamua (400 m), y nuestro planeta se cruce en su camino. En ese caso, en pocos meses o años tras su descubrimiento podría impactar en nuestra diana cósmica, con el agravante de que vendría con una gran velocidad, pero eso es muchísimo menos probable que el que ahora mismo se caiga el edificio donde estás debido a un terremoto, y te aplaste.

Representación artística de Oumuamua, el primer visitante detectado que procedía de fuera del Sistema Solar

Alguien vela por nosotros:

Los dinosaurios no sabían lo que caería de pronto sobre ellos. Nosotros sí podemos saber si se acerca algo peligroso.

- En 2009 se llevó a cabo la primera conferencia sobre "Defensa Planetaria” con el objetivo de analizar el estado actual de los estudios y actividades de investigación que se están realizando en todo el mundo sobre dinámica orbital, caracterización física de asteroides y cometas, aerotermodinámica y modelado de impactos, y discutir la necesidad de acciones y políticas adecuadas. La visión conseguida tras el encuentro ayudará a mejorar la coordinación e impulsar el trabajo global en la materia; pero también aportará el ímpetu necesario para acelerar la implementación de las actividades que se decidan como prioritarias.

- La primera misión espacial destinada a probar soluciones al problema, la DART, ya está en marcha.

- Ha habido varios proyectos para localizar asteroides cercanos, como Linear o Spacewatch. Existen telescopios automáticos que observan continuamente el cielo y detectan posibles asteroides no conocidos. Después de USA, en España es donde más asteroides se descubren gracias a sus instalaciones de telescopios robóticos en Mallorca, La Sagra (Granada)  y Ciudad Real.

Instalaciones de la empresa Elecnor Deimos en Ciudad Real

- Existen organismos internacionales que analizan y registran los nuevos descubrimientos.

- En muchas ocasiones son también los astrónomos aficionados quienes encuentran un nuevo asteroide.

Una de las personas que más ha trabajado en el tema es el cirujano maxilo-facial J. Nomen en el centro de cúpula de La Sagra de donde ha sido director, y el observatorio en su casa de L´Ametlla de mar desde donde también descubrió y siguió posibles impactores.

Unos u otros lo comunican al MPC (Minor Planet Center) donde se encargan de clasificarlo y nombrarlo. Pero si en unos cálculos preliminares se ve que se pueden acercar, se los pasan a NEODyS, que con potentes programas informáticos calculan la posibilidad de impacto. Este organismo, con sedes en las universidades de Pisa y Valladolid, elabora y actualiza continuamente una lista de riesgo, solicita nuevas observaciones cuando es ncesario y hasta ahora, con algún pequeño susto, siempre han descartado posibles impactos.

- Tenemos un escudo protector muy eficiente

La gravedad de Júpiter, el planeta gigante del Sistema Solar, atrae a gran cantidad de asteroides y cometas que pudieran dirigirse hacia nuestras proximidades. Tanto es así que en ocasiones cuando se habla de posibles civilizaciones extraterrestres una de las condiciones que se consideran es la existencia de un planeta tipo Júpiter que proteja al posible planeta habitable de impactos cósmicos que pudieran destruir la vida que hubiera surgido.

Ilustración de Júpiter y el cometa Shoemaker-Levy, que se fragmentó debido a la gravedad del planeta y todos los trozos acabaron impactando en él.

 Con el objetivo de publicar este post justo después del sorteo de la lotería, por falta de tiempo he dejado sin completar el adjunto, y espero hacerlo estos días.

Mientras, te deseo unas     FELICES FIESTAS

Finalmente he escrito el adjunto en un nuevo post, al que puedes acceder desde aquí:

Conociendo al enemigo 

El Leonard sigue vivito y coleando

Vídeo, tomado desde el espacio, que recoge (al final del mismo) el estallido del cometa el 14 de diciembre. Créditos: NASA, STEREO-A, SECCHI-2 camera

Nunca mejor dicho lo de coleando, tal como se ve en la animación. Cuando muchos ya lo dábamos por muerto (respecto a la posibilidad de observarlo a simple vista) en dos ocasiones ha resurgido y promete seguir dando espectáculo, sobre todo en el hemisferio sur.

La frase del astrónomo David Levi que recogí en el otro post dedicado al Leonard ha sido premonitoria en este caso, y este cometa es imprevisible al igual que los gatos. Hay muchos otros cometas que tienen estallidos, que se rompen y prácticamente desaparecen o bajan drásticamente de brillo, pero éste le está poniendo emoción.

Como en tantas otras cuestiones astronómicas los habitantes del hemisferio austral van a tener mucha ventaja de cara a observar un fenómeno celeste. Justamente ahora en que el cometa se muestra más activo y ha alcanzado su máximo brillo, al menos de momento, ya ha pasado al sur del plano de la eclíptica y allí será mucho más vistoso y fácil de observar.

En este gráfico, con la órbita de la Tierra de perfil se ve como el cometa ya está al sur de la eclíptica, y cada vez más difícil para observarlo desde el hemisferio norte.
La posición de la Tierra en esta proyección apenas varía en esas fechas, ya que se mueve hacia el fondo. También se puede valora la suerte que hemos tenido porque si el Leonard hubiese venido en junio estaríamos al otro lado, mucho más lejos del cometa.

Tengo que reconocer que aunque en Bilbao hemos tenido más de una semana seguida con un tiempo espléndido, algo desconocido por aquí, solo he podido ver el cometa con el telescopio en un par de ocasiones, una de ellas ayer mismo, y otros dos días pude captarlo con mi cámara. Bien es cierto que solo he observado desde el balcón de casa, con la contaminación lumínica de la ciudad, y con un equipo muy modesto, por lo que las imágenes son deficientes y prefiero no ponerlas, pero sí incluyo este bonito timelapse realizado por mi colega y amigo Manu Arregi, que muestra la puesta del cometa desde Gomistegi (Oñati), ayer día 21.

Porque aunque siempre que me es posible utilizo imágenes propias, en ocasiones he pedido aportaciones a personas más experimentadas y agradezco su colaboración y amabilidad. En este caso, gran parte de la información e imágenes, son de José P. Navarro Pina, que podéis ver ampliado en su blog https://cometaryscience.blogspot.com/ con contenidos mucho más técnicos y profundos.

Pero la historia de las últimas semanas merece ser contada paso a paso

- El 29 de noviembre, según las últimas observaciones parecía que el Leonard no aumenta de brillo como estaba previsto. Algunos sugirieron que quizás se estuviera fraccionando y nos dejara sin espectáculo, como ocurre con muchos cometas nuevos cuando se acercan al Sol.

Incluso se obtuvieron imágenes que podrían indicarlo:

Imagen en falso color del núcleo del cometa Leonard indicando una posible fragmentación. Posiblemente el tratamiento no fue correcto y se obtuvo un resultado inadecuado.  Reproducción: Twitter/Con Stoitsis

Sin duda era una mala señal, que impediría su observación a simple vista, aunque estos astros son imprevisibles. En muchas ocasiones incluso se producen estallidos que aunque en principio hacen aumentar el brillo, llevan a una desintegración del cometa, y corrían rumores de que eso podría estar ocurriendo.

Sin embargo, otras opiniones expertas y alguna observación contradecían estas opiniones, sugiriendo continuar observándolo. Casi fue un caso de misterio e intriga en la futura evolución del cometa e incluso la noticia de la ruptura podría haber sido un bulo, acompañado además de alguna imagen tratada con muy poco cuidado o quizás trucada, como ya ocurrió con el Neowise del verano de 2000.

Ante ello, José Navarro realizó un estudio analizando imágenes que se tomaron con un filtro adecuado que realza los detalles más finos en objetos brillantes, y si hubiese fragmentación aparecerían zonas o puntos destacados, lo que no ha ocurrido y se mantiene una simetría por lo que ha deducido que no hay ningún signo de fragmentación:

Imagen: Pepe Manteca. Procesado J.P. Navarro

- Efectivamente, el cometa no se había fraccionado, aunque durante unos días no aumentó el brillo como se había previsto y se estimó que no pasaría de la magnitud 5.

- Pero el día 14 inesperadamente tuvo un estallido de actividad, llegando a 2.5, que recoge el vídeo inicial del post.

A pesar de ello, y que con esa magnitud debería ser observable claramente a simple vista en un cielo oscuro, desde el hemisferio norte no era fácil encontrarlo porque se ponía en cuanto empieza a oscurecer y por ello era necesario tener un horizonte Suroeste bajo y muy limpio porque se pone, y a ser posible utilizar prismáticos o telescopio computerizado (que es como yo lo he visto)

Pero siguió comportándose como los gatos

- Después del estallido, perdió brillo muy rápidamente. Mucho más rápido de lo que debería, con un descenso de su actividad gaseosa y de polvo, bajando el día 19 hasta la magnitud 5, y a muchos nos dejó con las ganas de volverlo a ver, pensando que había dado por finalizado su actuación por los escenarios del hemisferio norte. En el Sur, cada vez más alto respecto al horizonte, era otra historia.

- El 21-12 me pasan la noticia publicada por José Navarro Pina de que se había producido un nuevo estallido en el cometa que le había llevado hasta la magnitud 2, y que se puede constatar en estas dos magníficas imágenes recogidas por citado autor, de los días 19 y 20.

Desde el hemisferio norte no se verá sin ayuda óptica porque está muy cerca del horizonte, pero desde el sur seguramente sí.

- Solo unas horas después llegan noticias desde Australia donde se dice que ha bajado un poco el brillo pero tiene un gran desarrollo formándose llamativas serpentinas en la cola.

Imagen obtenida por el astrónomo Michael Matiazzo desde Australia.

No sabemos como acabará esta historia, si habrá más sorpresas o no, pero los mencionados estallidos nos han permitido poder seguir observando el cometa también desde el hemisferio norte.

Por ello incluyo un gráfico de la trayectoria del Leonard que ya aparecía en el post anterior, pero completado con fechas hasta el día 5 de enero, que aunque estará muy bajo en el horizonte, con las sorpresas que nos está dando ¿quién sabe si todavía podremos verlo? ayer, sí.

Posiciones del cometa y otros astros respecto al horizonte (los días 21-12 y 5-1) en una latitud de 40º Norte 

Para zonas próximas al ecuador y para el hemisferio sur siguen siendo válidos los mapas que aparecían en el otro artículo que ya incluían hasta esa fecha debido a que desde allí las condiciones son mejores.

ACTUALIZACIÓN 25-12

Para Navidad el Leonard nos ha traído un regalo con una nueva sorpresa. Otro estallido que ha hecho aumentar su brillo (según algunas opiniones hasta alcanzar la magnitud 2) y un desarrollo increíble de su cola. Lástima que desde el hemisferio norte lo tengamos muy bajo, junto al horizonte en cuanto anochece. Desde el sur está dando unas preciosas imágenes, y como muestra la que ha obtenido el editor y astrónomo aficionado austriaco Michael Jäger

Foto obtenida por Michael Jäger desde Namibia
Si desde hace un año alguien dijo que el Leonard podría ser la estrella de Navidad, y se le replicó diciendo que para esa fecha ya se habría debilitado mucho, lo cierto es que de manera imprevista es justo cuando ha mostrado su mejor imagen, al menos hasta ahora.