2015 TB145: un fascinante y peligroso cometa extinto

31/10/2015 2 comentarios
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Participamos en una campaña internacional de seguimiento de este objeto potencialmente peligroso descubierto el pasado 10 de octubre por el programa de seguimiento Pan-STARRS-1 de la Universidad de Hawaii. Los datos obtenidos confirman que se trata de un cometa extinto, de muy baja reflectividad y posiblemente constituido por materiales similares a las condritas carbonáceas. Las imágenes del radiotelescopio de Arecibo han permitido reconstruir la forma del objeto que recuerda una calavera. ¿Por qué el 2015 TB145 es una advertencia para la raza humana?

UN DÍA DE HALLOWEEN QUE DESCUBRIMOS UN COMETA EXTINTO

Hoy es un día grande para nuestra compresión de los cometas. Sospechábamos que estos objetos que son visibles a grandísima distancia porque bajo la radiación solar subliman sus hielos podrían tener un final no tan luminoso. Las teorías proponían que los cometas acababan desintegrándose en cuerpos más pequeños al ser cuerpos muy frágiles y no diferenciados. Como consecuencia de ese proceso de desintegración progresiva de los cometas quedarían objetos remanentes, bloques de cientos de metros, de muy baja reflectividad y que, por tanto, resultarían realmente difíciles de detectar. Sin embargo, no teníamos una imagen detallada de uno de estos objetos hipotéticos por su lejanía y baja luminosidad... ¡hasta hoy!

Precisamente la alta excentricidad orbital y un parámetro particular (denominado Criterio de Tisserand) ya hacía que sospechásemos que el 2015TB145 podría ser un cometa. Los datos obtenidos por los radiotelescopios y telescopios que lo han estado siguiendo lo confirman. Las imágenes radar muestran que el 2015 TB145 es un objeto oscuro cuyos cráteres superficiales le dan una apariencia siniestra de calavera. Su llegada el día de Halloween podría considerarse una seria advertencia para los humanos.

 Fig.1

   Figura 1. Imagen del asteroide 2015 TB145, un cometa extinto, generada mediante los ecos del radar perteneciente al radiotelescopio de Arecibo en Puerto Rico. La imagen fue tomada el 30 de octubre de 2015 y posee una resolución de unos 7 metros por pixel. Imagen: NAIC-Arecibo/NSF

   Quizás estemos menospreciando el peligro asociado a este tipo de objetos: grandes, veloces y oscuros. Los cometas extintos son el lado oscuro del peligro de impacto de estos objetos contra la Tierra. Debido a la órbita excéntrica del 2015 TB145 posee una velocidad de unos 35 km/s (126.000 km/h) por lo que golpearía la Tierra con una energía unas diez veces superior a la de un asteroide llegado desde el cinturón principal. Y, con cerca de 600 metros de diámetro, estamos hablando de un objeto cuya masa podría llegar a rondar unos tres cientos millones de toneladas. Un monstruo realmente capaz de producir devastación regional o incluso global si lo hace con tal velocidad haciéndonos cambiar de era como hizo el asteroide que excavó el cráter de Chicxulub en el golfo de México hace unos 65 millones de años.

PERO, ¿POR QUÉ LOS COMETAS SE EXTINGUEN?

Los cometas son fascinantes por su riqueza en compuestos orgánicos y agua, hecho que motivó al Prof. Joan Oró a sugerir su conexión con el origen de la vida en la Tierra (Oró, 1961). Sospechamos que los cometas son también fuente de un tipo de meteoritos con esas características denominados condritas carbonáceas. Son objetos formados a grandes distancias del Sol en donde se consolidaron como una frágil amalgama de pequeños minerales, hielos y materia orgánica. Sin embargo, estos objetos por diversos procesos tienden a fragmentarse y decaer en órbitas muy excéntricas que cruzan el sistema solar interior. Cuando un cometa se acerca progresivamente al Sol desarrolla la denominada coma, una extensa envoltura de gas y polvo que los hace ser objetos visibles a grandes distancias. La sublimación de los hielos y la emisión de diminutas partículas minerales produce una envoltura alrededor de los cometas denominada coma. Cuando al adentrarse en los dominios de los planetas terrestres la luz solar irradia más efectivamente su superficie, la temperatura progresivamente aumenta con lo que la sublimación de hielos se hace más intensa y el desarrollo de las colas de polvo y plasma es completo. Tales fastuosas colas de polvo y gas se extienden cientos de millones de kilómetros desde el núcleo cometario.

Sin embargo, los núcleos cometarios suelen tener pocos kilómetros y no pueden mantener esa fiesta de luz mucho tiempo. Los cometas poseen dos propiedades físicas que les confieren su fama de actores imprevisibles: su bajísima densidad e ínfima consistencia. Ambas propiedades son un fiel reflejo de sus condiciones de formación por colisiones a baja velocidad en los fríos límites exteriores del Sistema Solar y en un entorno rico en hielos y compuestos orgánicos (Blum et al., 2006). Ambas propiedades los hacen ser objetos muy frágiles, tanto que las rocas terrestres más endebles suelen ser unos tres órdenes de magnitud más consistentes. Se ha observado repetidamente que la enorme fragilidad de algunos cometas hace que sucumban a pasos próximos por el perihelio bajo la creciente radiación solar. Sus remanentes inactivos, similares a las condritas carbonáceas más hidratadas (Fig. 2), deben ser semejantes al 2015 TB145.

Fig. 2

Figura 2. Imagen de microscopio petrográfico en luz transmitida de la condrita carbonácea GRA 95229 que podría considerarse representativa de los materiales formativos del 2015 TB145 teniendo en cuenta su baja reflectividad. Esférulas ígneas de silicatos, denominadas cóndrulos, se encuentran compactadas por una matriz de polvo fino rica en materia orgánica y minerales hidratados (Trigo-Rodríguez, 2013).

Al desintegrarse esos objetos muestran que internamente son pilas de escombros venidas de los lejanos confines del Sistema Solar que se desintegran en múltiples piezas al quedar sometidas al efecto de marea gravitatoria que tiene lugar en su aproximación a algún planeta o al propio Sol. Por ello existen auténticos complejos de estos objetos, es decir, ciertos asteroides y cometas con órbitas relacionadas. El mejor ejemplo es el cometa 2P/Encke que posee varias decenas de asteroides con órbitas relacionadas a él y también diversos enjambres de meteoroides conocidos como Táuridas. Precisamente estos días han mostrado una enorme actividad de grandes bolas de fuego incluso potencialmente productoras de meteoritos. Por todo ello queda claro que el progenitor de ese complejo de las Táuridas sea un gran cometa desintegrado hace miles de años.

LA NATURALEZA INTERNA DE LOS COMETAS

Los recientes estudios en el laboratorio de las partículas recuperadas por la sonda Stardust del cometa 81P/Wild 2 que los cometas son frágiles agregados de hielo, materia orgánica y diminutos granos minerales formados en las regiones exteriores del sistema solar (Brownlee et al., 2006). Precisamente la abundancia de tales compuestos volátiles sitúa la región de formación de estos objetos a gran distancia del Sol (Fig. 2). Sin embargo, los diferentes datos que nos han proporcionado diversas misiones espaciales recientes sugieren que las propiedades físicas de cada cometa e incluso su composición química podrían estar forjadas por la peculiar historia de encuentros y desencuentros con los planetas, el número de aproximaciones al astro rey, y también por los impactos con otros objetos que hayan ido modelando, en mayor o menor medida, su superficie.

Distinguir un cometa por la apariencia difusa de su coma vista desde millones de kilómetros puede resultar engañoso pues objetos formados en regiones muy diferentes podrían sufrir ese comportamiento en sus aproximaciones al Sol. Todo objeto cuya composición externa mayoritariamente volátil sufra sublimación bajo la radiación solar sería considerado un cometa ante nuestra simplificada definición, ignorantes tanto de su estructura interna como de su propia evolución. Sin embargo, durante la fase formativa de los planetas muchos objetos rocosos formados en las regiones interiores del Sistema Solar fueron dispersados por los planetas hacia órbitas alejadas. Existe una región más allá de Neptuno que es denominada Cinturón de Kuiper que podría albergar algunos objetos de transición de este tipo. Incluso más allá, a decenas de miles de unidades astronómicas del Sol donde se define la Nube de Oort podría haber también objetos de este tipo apenas irreconocibles respecto a otros objetos nacidos en regiones externas.

Uno de los primeros cometas que se fragmentó en tiempos modernos fue el D/Biela en su paso por el perihelio de 1846. Su ruptura en dos piezas fue seguida por los diferentes observatorios de la época y más tarde dio lugar a una de las más fascinantes tormentas de meteoros de la historia reciente que fue observada por Josep Comas Solà en plena juventud. La evolución separada de los diferentes fragmentos de este y otros muchos cometas ha sido estudiada en gran detalle en base al seguimiento astrométrico de la evolución de sus fragmentos tras su ruptura. Durante la fragmentación de un cometa el papel de las fuerzas diferenciales no gravitatorias se hace muy importante y determina la deriva de los diferentes fragmentos. Algunos de ellos puede no tener hielos y, por tanto, comportarse como un oscuro asteroide. Precisamente en el Instituto de Ciencias del Espacio (CSIC-IEEC) estamos estudiando las propiedades reflectivas de las condritas carbonáceas (Trigo-Rodríguez et al., 2014)

Las observaciones programadas desde el Telescopi Joan Oró en el Observatori Astronòmic del Montsec (OAdM) pretenden realizar un seguimiento astrométrico y fotométrico exhaustivo dentro de un consorcio internacional de seguimiento de estos objetos conocido como EURONEAR. Registraremos la próxima noche el asteroide cada pocos segundos a fin de determinar con gran precisión su trayectoria respecto a las estrellas de fondo y así contribuir a mejorar el conocimiento de su órbita. Además, a partir de las variaciones que se registren de su luminosidad en la secuencia de imágenes, podremos obtener una curva de luz para calcular con precisión el período de rotación del objeto.

 Fig. 3

Figura 3. Cúpula exterior del telescopio robótico del Montsec que dedica parte de su tiempo al seguimiento de asteroides y cometas potencialmente peligrosos (CSIC-IEEC)

LOS COMETAS COMO PILAS DE ESCOMBROS

La fragilidad de los cometas hace que se fragmenten fácilmente. Posiblemente los fragmentos son realmente bloques constitutivos del cometa, débilmente apilados en colisiones de baja velocidad como esperamos en esas lejanas regiones donde se formaron (recordemos la segunda ley de Kepler). Así pues muchos cometas podrían tener un núcleo formado por estas pilas de escombros cósmicos (bloques de cientos de metros). Un debilitamiento de su consistencia como consecuencia de una progresiva sublimación de hielos (en pasos muy próximos al perihelio) o un consiguiente desgaste evolutivo podría ser el inductor de esa fragmentación. De hecho, existen complejos de cuerpos dinámicamente relacionados que indican que los cometas de periodo corto acaban sus días desintegrándose en múltiples piezas, algunas de las cuales puede adoptar apariencia asteroidal. En otros casos la fragmentación es inducida por un paso cercano a un cuerpo planetario, donde el efecto de marea gravitatoria experimentado de manera diferencial por cada uno de los bloques constitutivos del cometa puede conllevar al debilitamiento de su estructura y consiguiente fractura. Bloques de decenas de metros que atravesasen la atmósfera de la Tierra causarían las caídas de meteoritos como la de la condrita carbonácea Murchison (Fig. 3).

Fig. 4

Figura 4. Un espécimen de la condrita carbonácea Murchison perteneciente a la colección Leonard de UCLA (Trigo-Rodríguez, 2013).

La existencia de un telescopio espacial dispuesto a descubrir y completar el seguimiento de estos peligrosos objetos se hace fundamental. Por tanto, la enseñanza que hoy nos llevamos: si sólo podemos detectar estos cometas extintos del estilo del 2015 TB145 con un margen de pocas semanas posiblemente estemos más expuestos a este peligro de lo que pensábamos. Es tiempo de invertir recursos en un telescopio espacial que, dotado de cámaras sensibles a la región infrarroja del espectro electromagnético, puedan detectar estos oscuros objetos mucho antes; así como permitirnos seguir sus tambaleantes movimientos antes de que su advertencia se haga efectiva.

Fig. 5

Figura 5. Secuencia de imágenes radar del cometa extinto 2015 TB145 obtenidas desde Arecibo (Puerto Rico). La secuencia cubre 40 minutos de observación que muestran la rotación del asteroide. Imagen: NAIC-Arecibo/NSF

 Fig. 6

Figura 6. Una secuencia de 8 imágenes consecutivas del cometa extinto 2015 TB145 obtenidas el 31 de octubre desde el radiotelescopio de Goldstone-Green Bank cuando el objeto se encontraba a unos 700.000 km de distancia. Las imágenes poseen una resolución de 4 metros por pixel. Imagen: NASA/JPL-Caltech/GSSR/NRAO/GB.

BIBLIOGRAFIA

Blum J., R. Schräpler, B.J.R. Davidson y J.M. Trigo-Rodríguez (2006) The physics of protoplanetesimal dust agglomerates. I. Mechanical properties and relations to primitive bodies in the solar system. Astrophysical Journal 652, 1768-1781.

Oró J. (1961) “Comets and the formation of biochemical compounds on the primitive Earth”, Nature 190, 389-390.

Trigo-Rodríguez J.M. (2013) Nitrogen in solar system minor bodies: delivery pathways to primeval Earth. En The Early Evolution of the Atmospheres of Terrestrial Planets, Trigo-Rodríguez J.M., F. Raulin, C. Muller and C. Nixon (Eds.), ISBN: 978-1-4614-5190-7, Springer, New York, pp. 9-22.

Trigo-Rodríguez J.M., Moyano-Cambero C.E., Llorca J. et al. (2014) UV to far-IR reflectance spectra of carbonaceous chondrites - I. Implications for remote characterization of dark primitive asteroids targeted by sample-return missions, MNRAS 437, 227-240.