Más allá de Júpiter, los investigadores descubrieron una “cuna de cometas”

Los investigadores han descubierto una región más allá de Júpiter que actúa como una “puerta de entrada de cometas”, canalizando cuerpos helados desde el espacio profundo hacia el sistema solar interior, donde pueden convertirse en visitantes habituales del vecindario de la Tierra.

Se sabe que los cometas tienen mal genio. A medida que se precipitan desde los bordes exteriores de nuestro sistema solar, estos cuerpos helados comienzan a arrojar gas y polvo a medida que se aventuran más cerca del Sol. Sus estallidos luminosos pueden dar lugar a vistas espectaculares que adornan el cielo nocturno durante días, semanas o incluso meses.

Pero los cometas no nacen de esa manera, y su camino desde su ubicación de formación original hacia el sistema solar interno ha sido debatido durante mucho tiempo. Los cometas son de gran interés para los científicos planetarios porque es probable que sean los restos de material más vírgenes que quedan del nacimiento de nuestro sistema solar.

En un estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters, un equipo de investigadores que incluye a Kathryn Volk y Walter Harris en el Laboratorio Lunar y Planetario de la Universidad de Arizona informan sobre el descubrimiento de una región orbital más allá de Júpiter que actúa como una “puerta de entrada del cometa”. Esta vía canaliza cuerpos helados llamados centauros de la región de los planetas gigantes (Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno) hacia el sistema solar interior, donde pueden convertirse en visitantes regulares del vecindario de la Tierra, hablando cósmicamente.

Aproximadamente con forma de rosquilla imaginaria que rodea el área, la puerta de entrada se descubrió como parte de una simulación de centauros, pequeños cuerpos helados que viajan en órbitas caóticas entre Júpiter y Neptuno.

Centauros: pícaros cuerpos helados en los senderos de Haphazard
Se cree que los centauros se originan en el cinturón de Kuiper, una región poblada por objetos helados más allá de Neptuno y que se extiende hasta aproximadamente 50 unidades astronómicas, o 50 veces la distancia promedio entre el sol y la Tierra. Los encuentros cercanos con Neptuno empujan a algunos de ellos hacia trayectorias internas, y se convierten en centauros, que actúan como la población fuente de los aproximadamente de unos 1000 cometas de corto período que se mueven alrededor del sistema solar interno. Estos cometas, también conocidos como cometas de la familia Júpiter, o JFC, incluyen cometas visitados por misiones de naves espaciales como Tempel 1 (Deep Impact), Wild 2 (Stardust) y 67P/Churyumov-Gerasimenko (Rosetta).

“La naturaleza caótica de sus órbitas oscurece los caminos exactos que estos centauros siguen para convertirse en JFC”, dijo Volk, coautor del artículo y científico asociado del personal que estudia los objetos del cinturón de Kuiper, la dinámica planetaria y los planetas fuera de nuestro sistema solar. “Esto hace que sea difícil determinar de dónde vinieron exactamente y hacia dónde podrían ir en el futuro”.

Empujados por los campos gravitacionales de varios planetas gigantes cercanos, Júpiter, Saturno y Neptuno, los centauros no tienden a quedarse, creando un vecindario de gran rotación, dijo Harris.

“Se mueven por unos pocos millones de años, tal vez unas pocas decenas de millones de años, pero ninguno de ellos estuvo allí ni siquiera cerca del momento en que se formó el sistema solar”, dijo.

“Sabemos de 300 centauros que podemos ver a través de telescopios, pero eso es solo la punta de un iceberg de aproximadamente 10 millones de tales objetos”, agregó Harris.

“La mayoría de los centauros que conocemos no fueron descubiertos hasta que los CCD estuvieron disponibles, además de que necesita la ayuda de una computadora para buscar estos objetos”, dijo Volk. “Pero hay un gran sesgo en las observaciones porque los objetos pequeños simplemente no son lo suficientemente brillantes como para ser detectados”.

Donde los cometas van a morir
Cada paso alrededor del Sol inflige más desgaste a un cometa hasta que finalmente se rompe, tiene un encuentro cercano con un planeta que lo expulsa del sistema solar interno, o sus volátiles, principalmente gas y agua, se agotan.

“A menudo, gran parte del polvo permanece y recubre la superficie, por lo que el cometa ya no se calienta mucho y queda inactivo”, dijo Harris.
Por algún mecanismo, un suministro constante de “cometas bebés” debe reemplazar a aquellos que han seguido su curso, “pero hasta ahora, no sabíamos de dónde venían”, agregó.

Para comprender mejor cómo los centauros se convierten en JFC, el equipo de investigación se centró en crear simulaciones por computadora que pudieran reproducir la órbita de 29P/Schwassmann-Wachmann 1, o SW1, un centauro descubierto en 1927.

Cometa 29P/Schwassmann-Wachmann-NASA’s Spitzer Space Telescope.

SW1 ha intrigado durante mucho tiempo a los astrónomos con su alta actividad y frecuentes explosiones explosivas a pesar del hecho de que está demasiado lejos del Sol para que el hielo de agua se derrita. Tanto su órbita como su actividad pusieron a SW1 en un punto medio evolutivo entre los otros centauros y los JFC, y el objetivo original de la investigación era explorar si las circunstancias actuales de SW1 eran consistentes con la progresión orbital de los otros centauros.

Para lograr esto, el equipo modeló la evolución de los cuerpos desde más allá de la órbita de Neptuno, a través de la región del planeta gigante y dentro de la órbita de Júpiter.

“Los resultados de nuestra simulación incluyeron varios hallazgos que alteran fundamentalmente nuestra comprensión de la evolución del cometa”, dijo Harris.

“De los nuevos centauros seguidos por la simulación, se encontró que más de uno de cada cinco ingresó a una órbita similar a la de SW1 en algún momento de su evolución”.

En otras palabras, a pesar de que SW1 parece ser el único gran centauro del puñado de objetos que actualmente se sabe que ocupan la “cuna de los cometas”, no es lo atípico que se pensaba, sino más bien ordinario para un centauro, según Harris

Además de la naturaleza común de la órbita de SW1, las simulaciones llevaron a un descubrimiento aún más sorprendente.
“Los centauros que pasan por esta región son la fuente de más de dos tercios de todos los cometas de la familia Júpiter”, dijo Harris, “haciendo de esta la puerta de entrada principal a través de la cual se producen estos cometas”.
“Históricamente, nuestra suposición ha sido que la región alrededor de Júpiter está bastante vacía, limpiada por la gravedad del planeta gigante, pero nuestros resultados nos enseñan que hay una región que se alimenta constantemente”, dice Volk.

Esta fuente constante de nuevos objetos puede ayudar a explicar la sorprendente tasa de impactos en el cuerpo helado con Júpiter, como el famoso evento Shoemaker-Levy 9 en 1994.

Un cometa digno de adoración
Basado en estimaciones y cálculos del número y tamaño de los objetos que ingresan, habitan y salen de la región de la puerta de enlace, el estudio predijo que debería sostener una población promedio de aproximadamente 1000 objetos de la familia Júpiter, no muy lejos de los 500 que los astrónomos han encontrado hasta ahora .

Los resultados también mostraron que la región de la puerta de enlace desencadena una transición rápida: una vez que un centauro ha entrado en ella, es muy probable que se convierta en un JFC dentro de unos pocos miles de años, un abrir y cerrar de ojos en los plazos del sistema solar.

Los cálculos sugieren que un objeto del tamaño de SW1 debería ingresar a la región cada 50000 años, por lo que es probable que SW1 sea el centauro más grande en comenzar esta transición en toda la historia humana registrada, sugieren Harris y Volk. De hecho, SW1 podría estar en camino de convertirse en un “super cometa” en unos pocos miles de años.

Comparable en tamaño y actividad hacia el cometa Hale-Bopp, uno de los cometas más brillantes del siglo 20, SW1 tiene una probabilidad del 70% de convertirse en lo que potencialmente podría ascender a los más espectaculares cometa la humanidad ha visto, los autores sugieren.

“Nuestros descendientes podrían estar viendo un cometa 10 a 100 veces más activo que el famoso cometa Halley”, dijo Harris, “excepto que SW1 regresaría cada seis a 10 años en lugar de cada 75”.

“Si hubiera habido un cometa tan brillante en los últimos 10000 años, lo sabríamos”, dijo Volk.

“Tomamos esto como una fuerte evidencia de que un evento similar no ha sucedido al menos desde entonces”, dijo Harris, “porque las civilizaciones antiguas no solo habrían registrado el cometa, ¡podrían haberlo adorado!”

El estudio fue escrito por Gal Sarid y Maria Womack, del Instituto Espacial de Florida y de la Universidad de Florida Central; Jordan Steckloff del Instituto de Ciencia Planetaria y la Universidad de Texas en Austin; y Laura Woodney de la Universidad Estatal de California.