Las Gemínidas en 2015: un legado del asteroide potencialmente peligroso Faetón

15/12/2015 0 comentarios
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A mediados de diciembre todos los años nuestro planeta encuentra en su órbita un denso enjambre con los restos del asteroide 3.200 Faetón. La lluvia de meteoros que producen sus partículas se denominan Gemínidas y, observada en buenas condiciones, produce tasas horarias que alcanzan 100 meteoros/hora.

Cada año la Tierra atraviesa en diciembre el enjambre de meteoroides más denso en partículas, conocido con el nombre de Gemínidas. Este año ha producido una lluvia espectacular, plagada de bolas de fuego mucho más luminosas que los planetas que vemos a simple vista. Pero, ¿por qué deberíamos prestar atención a estos fuegos naturales, más allá de su belleza e imprevisibilidad? Ahora les cuento en esta entrada el porqué algunos astrónomos nos hemos interesado por el estudio de los enjambres de meteoroides pues nos pueden apostar interesantes pistas sobre el comportamiento físico de los asteroides y cometas que los producen, además de ayudarnos a comprender las complejas rutas evolutivas que siguen tales objetos y sus fragmentos hasta colisionar con la Tierra.

INDAGANDO EL ORIGEN DE LAS GEMÍNIDAS

Para aprender más acerca del origen de los enjambres meteóricos debemos prestar mucha atención a las órbitas que presentan las partículas en el Sistema Solar. Por ello llevamos veinte años promoviendo desde la Red de Investigación sobre Bólidos y Meteoritos a nivel profesional la obtención de miles de órbitas que nos permiten precisar las maneras en que cometas y asteroides disponen sus fragmentos para ser intersectados por nuestro planeta (Trigo Rodríguez, 1997). En esos estudios también los amateurs tienen un importante papel pues nos ayudan a mantener operativas estaciones de detección de bolas de fuego que, junto a la de nuestros observatorios profesionales, hacen posible nuestro Listado SPMN de grandes bólidos explicando noche tras noche el origen de estos impresionantes fenómenos luminosos.

En el caso de las Gemínidas la órbita en el Sistema Solar de sus fragmentos, conocidos técnicamente como meteoroides, es muy similar a la del asteroide potencialmente peligroso 3.200 Faetón y, de hecho, se ha demostrado que están dinámicamente relacionados (Williams y Wu, 1993). Resulta pues obvio que, en algún momento de su pasado, ese asteroide produjo un enorme número de partículas que forman hoy en día el enjambre. Sin embargo, el panorama es bastante complejo dado que tanto el asteroide como sus fragmentos sufren perturbaciones gravitatorias que hacen que sus órbitas evolucionen muy rápidamente (Fig. 1). Con un periodo orbital inferior a 1.5 años y una distancia en el perihelio muy estrecha (apenas 0.14 U.A.) los meteoroides son progresivamente decelerados por el calentamiento de la luz solar y su irradiación posterior, un efecto conocido como Poynting-Robertson que a lo largo de decenas de miles de años hará que las partículas caigan hacia el Sol.

Fig. 1

Figura 1. La evolución de la órbita del asteroide Faetón en los últimos 17.000 años (adaptada de: Williams y Wu, 1993).

Aunque conocemos algunos otros asteroides que producen meteoroides ninguno de sus enjambres posee tal densidad de partículas. Por todo lo anteriormente expuesto, el pasado de ese objeto se antoja un tanto misterioso: no cuadra bien en nuestros modelos que un asteroide produzca un enjambre tan poblado. Afortunadamente estamos aprendiendo mucho de ese asteroide en base al estudio de la composición química de sus fragmentos (empleando espectroscopía de emisión) y, particularmente, gracias a la obtención de espectros remotos del asteroide.

LAS GEMÍNIDAS EN 2015

Estas pasadas noches hemos disfrutado de una lluvia de meteoros excepcional, plagada de grandes bólidos (Fig. 2) y con decenas de meteoros observados cada hora hasta un máximo de 120 meteoros/hora. La observación de estas lluvias depende mucho de las condiciones particulares y este año, despejado casi en toda la Península Ibérica, con el radiante bien alto y sin Luna ha sido sumamente favorable para disfrutarlas. Además, la noche del 14-15 de diciembre nos sorprendió con multitud de bólidos rozadores, captados tanto desde la península como desde las Islas Canarias. Tales bolas de fuego se producen con el radiante bajo en el horizonte (véase Fig. 3), con una entrada del meteoroide casi tangencial que produce bolas de fuego sumamente largas, extendiéndose a menudo de horizonte a horizonte.

Fig. 2

Figura 2. Un bólido de las Gemínidas mil veces más luminoso que el planeta Venus aparecido sobre Girona el pasado 14 de diciembre de 2015 a las 5h06m T.U.C. (vídeo del autor/CSIC-IEEC).

Por lo general, los mayores meteoroides de las Gemínidas suelen ser pequeñas rocas de tamaño centimétrico y que han sufrido aproximaciones al Sol muy significativas. Tales aproximaciones los han calentado y alterado, originando una pérdida significativa de elementos moderadamente volátiles. Cuando alcanzan la Tierra penetran a la atmósfera terrestre a una velocidad promedio de 125.000 km/hora. Durante su proceso de ablación en la estratosfera alcanzan temperaturas de unos 4.500 ºC y la mayoría se extinguen no sin antes producir el rastro luminoso o meteoro. Vistas desde la Tierra las contemplamos procediendo de una región radiante del firmamento, que coincide con la constelación de Geminis, dada la perspectiva en que las observamos (Fig. 3).

Fig. 3

Figura 3. El radiante de una lluvia de meteoros (Trigo-Rodríguez, 1993).

En ocasiones los meteoroides se fragmentan en el espacio interplanetario, bien por esos procesos degradativos antes mencionados bien por colisiones entre partículas. Tales procesos generan partículas que viajan muy próximas y que, al aparecer casi simultáneamente, producen curiosos eventos emparejados. En ellos, meteoros o incluso bólidos aparecidos prácticamente en el mismo instante o separados pocos segundos (Fig. 4)

Fig. 4

Figura 4. Un par de meteoros consecutivos trazando su origen en el radiante de las Gemínidas, situado ligeramente sobre las estrellas Cástor y Pólux. Registrados el 15 de diciembre de 2015 a las 5h50m T.U.C. (vídeo del autor/CSIC-IEEC).

¿CUÁL ES LA NATURALEZA DEL CUERPO PROGENITOR DE LAS GEMÍNIDAS?

Posiblemente el asteroide 3.200 Faetón sufriese en el pasado una fragmentación importante o incluso presentase puntualmente actividad cometaria capaz de impulsar sus fragmentos en órbita solar. En cualquier caso, y cualquiera que sea el origen del enjambre asociado a este asteroide, el proceso no cabe duda que inyectó una cantidad enorme de fragmentos en una órbita similar a la del objeto remanente. Son precisamente esos restos los que producen, al ser interceptados por la Tierra, la lluvia de meteoros de las Gemínidas al ser encontrados por la Tierra.

Recientemente un estudio detallado de las propiedades reflectivas del asteroide Faetón realizado por Júlia de León et al. (2010) reveló que su espectro de reflexión es muy parecido al que presenta el espectro de reflexión tipo B (Fig. 5), similar a 2 Palas: uno de los mayores asteroides conocidos con 545 km de diámetro y descubierto por Heinrich Olbers en 1802. En ese mismo estudio también demostraron que existe una conexión dinámica entre Palas y Faetón que apoya que este último sea un fragmento desprendido del primero. Así de complicados son los caprichos de los asteroides...

 Fig. 5

Figura 5. El espectro de reflexión del asteroide 3200 Faetón desde el rango visible hasta el infrarrojo próximo (cortesía J. de León y J. Licandro/IAC)

FAETÓN COMO FUENTE DE METEORITOS PRIMITIVOS

Ambos objetos podrían ser primitivos, una especie de objetos llamados de transición que albergan hielos o compuestos volátiles en su estructura. Estos cuerpos se encuentran preferentemente en el borde exterior del cinturón de asteroides y podrían no mostrar actividad cometaria al poseer importantes cantidades de regolito en su superficie. En todo caso, podrían activarse puntualmente como cometas si fuesen excavados por un impacto o bien existen las condiciones adecuadas de temperatura exterior. Tales condiciones podrían haberse dado cuando Faetón alcanzó hace decenas de miles de años una órbita próxima a la Tierra con un perihelio mucho más cercano al astro rey. Si en algún momento sufrió un estallido de tal magnitud podríamos explicar el origen de las Gemínidas, cuya órbita recordemos que está inclinada unos 25º respecto al plano de la eclíptica (Figura 6). Esto no descarta que pudiese haberse producido por la fragmentación del objeto en otras condiciones muy distintas.

Fig. 6

Figura 6. La primera órbita de una Gemínida obtenida desde España fue la de éste bólido captado por la Red SPMN sobre Castellón el 13 de diciembre de 1998 a las 22h 36m TUC. Aquí la órbita se compara con la del asteroide Faetón (Red SPMN)

 

Después de todo, nuestros estudios de la composición química de los bólidos de las Gemínidas (Trigo-Rodríguez, 2004) revelan que poseen una composición química típica de las cóndritas carbonáceas, una clase de meteoritos que llegan a nuestro planeta desde cuerpos primitivos, no diferenciados. Y recientemente hemos descubierto que existen grandes fragmentos del asteroide Faetón que producen bólidos capaces de profundizar tanto como para producir meteoritos (Madiedo et al., 2013). Así pues,  algunos de los meteoritos más primitivos que estudiamos puedan haber llegado desde este fascinante asteroide. Tampoco podemos descartar que algún fragmento de decenas de metros de diámetro esté oculto en el enjambre de las Gemínidas y pueda protagonizar un evento meteorítico similar al de Cheliábinsk o incluso capaz de producir devastación regional como Tunguska. Por todo ello, no es de extrañar que encontremos buenas excusas para seguir monitorizando nuestros cielos para captar esos breves destellos de luz que nos explican fascinantes detalles sobre estos objetos que se aproximan a la Tierra. Todo parece indicar que en el cinturón de asteroides podríamos tener al padre de Faetón y, por ende, de las Gemínidas e incluso de alguna condrita carbonácea que ronda nuestras colecciones de meteoritos.

Fig. 7 

Figura 7. Un bólido de las Gemínidas explotando al final de su trayecto luminoso en un vídeo a color registrado desde el Observatori de l'Ebre el 14 de diciembre de 2015 a las 18h37m T.U.C. (Estefanía Blanch/URL-CSIC-IEEC).

BIBLIOGRAFÍA

de León J., H. Campins, K. Tsiganis, A. Morbidelli y J. Licandro (2010) Origin of the near-Earth asteroid Phaethon and the Geminids meteor shower. Astronomy & Astrophysics 513, A26.

Madiedo J. M., J.M. Trigo-Rodríguez, A.J. Castro-Tirado, J.L. Ortiz, y J. Cabrera-Caño (2013) The Geminid meteoroid stream as a potential meteorite dropper: a case study. Mon. Not. R. Astron. Soc. 262, 231-248.

Trigo Rodríguez J.M. (1997) Meteoros: fragmentos de cometas y asteroides. Equipo Sirius, 240 págs.

Trigo-Rodríguez, J. M., J. Llorca, J. Borovička, y J. Fabregat (2004) Spectroscopy of a Geminid Fireball: its Similarity to Cometary Meteoroids and the Nature of its Parent Body. Earth Moon and Planets 95, 375-387.

Williams I.P. y W. Zu (1993) "The Geminid meteor stream and asteroid 3200 Phaeton", Mon. Not. R. Astron. Soc. 262, 231-248.