Cometas salientes: ¿hacia dónde vas, dónde has estado?

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Cometas salientes: ¿hacia dónde vas, dónde has estado?

Los cometas de nuestro propio Sistema Solar llegan chillando a la luz brillante y al calor derretido de las regiones interiores, mientras huyen de su lugar de nacimiento en un dominio helado y oscuro muy, muy lejano. En esta misteriosa región del frío, perpetuo crepúsculo, espumosos, helado cometa Linger núcleos de nuestro propio sistema solar como reliquias de una era antigua cuando los planetas se estaban formando en primer lugar de infinidad de colisión y fusión de trozos congelados de material llamado primordiales planetesimales --el bloques de construcción de mayor planetas. Pero a veces un cometa que se adentra en nuestro Sol es el fruto helado de una estrella distante más allá de la nuestra. En enero de 2020, los astrónomos del Observatorio Astronómico Nacional (NAOJ)en Japón, anunció que han analizado las trayectorias de un dúo de vagabundos congelados en su salida de nuestro Sistema Solar y determinaron que lo más probable es que hayan nacido en la familia de otra estrella. Estos hallazgos mejoran la comprensión de los astrónomos de los límites exteriores de la propia familia de nuestro Sol, y más allá.

No todos los cometas que vemos en nuestro oscuro cielo nocturno viajan en órbitas cerradas alrededor de nuestra Estrella. Algunos se elevan a través de nuestro Sistema Solar a velocidades impresionantes antes de precipitarse hacia el espacio entre las estrellas, para nunca regresar. Aunque es fácil para los astrónomos calcular hacia dónde se dirigen estos cometas, determinar dónde se originaron es mucho más difícil.

Vagabundos congelados

La mayoría de los cometas son pequeños objetos del Sistema Solar que viajan en órbitas alargadas que los llevan cerca de nuestra Estrella durante parte de su órbita, y luego a los remotos límites exteriores de nuestro Sistema Solar durante el resto. Los cometas se clasifican con frecuencia según la longitud de sus períodos orbitales. Cuanto más largo sea el período, más alargada será la órbita.

Las dos clases de cometas del Sistema Solar son de período corto y período largo.

Cometas de período corto : los cometas de período corto generalmente se definen como aquellos que tienen períodos orbitales de menos de 200 años. Estos cometas normalmente orbitan (más o menos) en el plano de la eclíptica en la misma dirección que los planetas. Sus órbitas suelen llevar a estos gélidos vagabundos al reino del cuarteto de planetas exteriores gaseosos gigantes - Júpiter, Saturno, Urano y Neptuno - en el afelio (cuando están más lejos de nuestro Sol). Por ejemplo, el afelio del famoso cometa Halley está un poco más allá de la órbita del planeta más externo, Neptuno. Esos cometas que tienen afeliacerca de una de las órbitas de un planeta importante se les conoce como su "familia". Se cree que estas "familias" se formaron cuando el planeta atrajo gravitacionalmente lo que originalmente eran cometas de período largo hacia órbitas más cortas.

En el extremo del período orbital más corto, el cometa de Encke tiene un período orbital que ni siquiera alcanza la órbita del planeta gigante más interno, el gigante de bandas Júpiter, por lo que se lo conoce como cometa tipo Encke. Los cometas de período corto que tienen períodos orbitales de menos de 20 años y tienen bajas inclinaciones a la eclíptica se denominan cometas tradicionales de la familia de Júpiter (JFC). Los cometas que son similares al cometa Halley , que tienen períodos orbitales de entre 20 y 200 años y muestran inclinaciones que se extienden desde cero hasta más de 90 grados, se denominan cometas tipo Halley (HTC).

Los cometas recientemente descubiertos, que orbitan dentro del cinturón principal de asteroides entre Marte y Júpiter, han sido designados como una clase distinta. Estos cometas orbitan en órbitas más circulares dentro del cinturón de asteroides.

Debido a que sus órbitas elípticas a menudo los llevan cerca del cuarteto de planetas gaseosos gigantes, los cometas experimentan perturbaciones gravitacionales adicionales. Los cometas de período corto tienden a tener su afelia coincidiendo con uno de los ejes semi-mayor del planeta gigante, con los JFC poblando el grupo más grande. Cometas viajando desde la remota nube de Oort--que forma una esfera alrededor de todo nuestro Sistema Solar que llega a la mitad de la estrella más cercana más allá de la nuestra-- tiene órbitas que están poderosamente influenciadas por la gravedad de los planetas gigantes como resultado de encuentros cercanos. El enorme planeta Júpiter es, por supuesto, la fuente de las perturbaciones más poderosas. Esto se debe a que Júpiter tiene más del doble de masa que todos los demás planetas de nuestro Sistema Solar juntos. Estas perturbaciones pueden desviar cometas de períodos prolongados hacia períodos orbitales más cortos.

Como resultado de sus características orbitales observadas, se cree que los cometas de período corto se originan en los centauros y el cinturón de Kuiper / disco disperso. Este disco está poblado por objetos helados en la región transneptuniana . Por el contrario, se cree que el origen de los cometas de largo período está en la remota nube de Oort (llamada así por el astrónomo holandés Jan Oort (1900-1992), quien planteó la hipótesis de su existencia). Se cree que una enorme población de objetos helados parecidos a cometas pulula, dentro de estas regiones remotas, en órbitas aproximadamente circulares alrededor de nuestro Sol. De vez en cuando, las perturbaciones gravitacionales causadas por los planetas gigantes exteriores (en el caso deObjetos del cinturón de Kuiper) o estrellas cercanas (en el caso de los objetos de la nube de Oort) pueden arrojar uno de estos cuerpos helados aullando a una órbita elíptica que lo lleva hacia adentro, hacia el calor derretido de nuestro Sol, y nace un cometa visible. En contraste con el regreso predecible de cometas periódicos, cuyas órbitas han sido bien establecidas en observaciones anteriores, no se puede predecir la aparición de nuevos cometas por este mecanismo. Cuando son arrojados a la órbita de nuestra estrella, siendo arrastrados perpetuamente hacia sus deslumbrantes y turbulentos fuegos, toneladas de materia son arrancadas de los cometas. Este peligroso viaje, por supuesto, acorta enormemente su "vida útil".

Cometas de período largo

Los cometas de períodos prolongados tienen períodos que van desde 200 años hasta miles de años. Estos objetos congelados también muestran órbitas muy excéntricas. Una excentricidad que exceda de 1 cuando está cerca del perihelio (cuando un cometa está más cerca de nuestro Sol) no necesariamente indica que un cometa escapará de nuestro Sistema Solar.

Por definición , los cometas de períodos prolongados están unidos gravitacionalmente a nuestra estrella. Los cometas que son expulsados ​​de la familia de nuestro Sol generalmente han sido perturbados como resultado de un camino que los ha llevado demasiado cerca de los planetas principales. Como resultado, ya no se considera que tengan "períodos". Las órbitas de los cometas de períodos prolongados los llevan mucho más allá del reino del cuarteto de planetas gigantes en afelia , y el plano de sus órbitas no necesita estar situado cerca de la eclíptica. Por ejemplo, el cometa West --un largo periodo cometa --Puede tiene un afelio distancia de casi 70.000 unidades astronómicas (UA) , con un período orbital calculado que aproximadamente 6 millones de años. UnoAU es igual a la distancia promedio entre la Tierra y el Sol, que es de aproximadamente 93,000,000 millas.

A partir de 2019, solo se han detectado dos cometas con una excentricidad significativamente mayor que 1: 1I / 'Oumuamua y 2I / Borisov. Esto indica que los dos cometas se originaron más allá de nuestro Sistema Solar y son los hijos vagabundos de otra estrella. Si bien Oumuamua no mostró signos ópticos de actividad cometaria durante su viaje a través del Sistema Solar interior en octubre de 2017, las alteraciones en su trayectoria, lo que sugiere desgasificación, indican que probablemente sea un cometa. Por el contrario, se ha observado que el cometa interestelar, 2IBorisov, muestra el rasgo de coma chismoso que es característico de los cometas.

Además de los cometas nacidos en nuestro propio Sistema Solar , también se han detectado exocometas que rodean otras estrellas. De hecho, se cree que los exocometas son comunes en toda nuestra Vía Láctea. El primer sistema de exocomet que se descubrió rodea una estrella de secuencia principal (que quema hidrógeno) llamada Beta Pictoris . Beta Pictoris es muy joven para los estándares de las estrellas, con "sólo" alrededor de 20 millones de años. Once de estos sistemas exocomet han sido detectados, a partir de 2013, por astrónomos utilizando el espectro de absorción que es causado por las grandes nubes de gas emitidas por los cometas cuando viajan cerca de su estrella. Durante una década, elEl Telescopio Espacial Kepler buscó planetas y otros cuerpos más allá de nuestro Sistema Solar. Los primeros exocometas en tránsito fueron descubiertos en febrero de 2018 por un equipo de astrónomos profesionales y científicos ciudadanos que estudiaban las curvas de luz registradas por Kepler. Después de que la misión de Kepler finalizara en octubre de 2018, un nuevo telescopio llamado TESS asumió su misión. Desde que se lanzó TESS , los astrónomos lo han utilizado para descubrir los tránsitos de exocometas alrededor de Beta Pictoris utilizando una curva de luz obtenida de TESS.

Si hay una gran población de cometas volando en el espacio entre las estrellas, viajarían a velocidades del mismo orden que las velocidades relativas de las estrellas cercanas a nuestro Sol, es decir, unas pocas decenas de kilómetros por segundo. Si estos hijos helados vagabundos de otra estrella entraran en nuestro Sistema Solar, poseerían energía orbital específica positiva y se observaría que tenían trayectorias hiperbólicas. Un cálculo aproximado demuestra que podría haber cuatro cometas hiperbólicos por siglo dentro de la órbita de Júpiter, más o menos uno y posiblemente dos órdenes de magnitud.

¿A dónde vas y dónde has estado?

Se han propuesto dos posibles escenarios para explicar la existencia de misteriosos cometas salientes. Según el primer modelo, un cometa nace en una órbita estable muy lejos del Sol. Por desgracia, las perturbaciones gravitacionales con un objeto que pasa desgarran al cometa de su órbita original. Luego, el cometa migra al cálido y bien iluminado Sistema Solar interior, donde se puede observar antes de que sea desalojado sin ceremonias al espacio interestelar. En contraste, el segundo modelo propone que un cometa nace en algún lugar muy lejano, quizás dentro de un sistema planetario completamente diferente. A medida que el gélido vagabundo atraviesa el espacio entre las estrellas, por pura casualidad entra en nuestro propio Sistema Solar antes de continuar su viaje.

El Dr. Arika Higuchi y el Dr. Elichiro Kokubo de NAOJ calcularon los tipos de trayectorias que normalmente se esperarían en cada uno de los dos modelos. Luego, el equipo comparó sus cálculos con las observaciones del dúo de extraños objetos salientes, 'Oumuamua y 2I Borisov . Los astrónomos descubrieron que el escenario de origen interestelar proporcionaba la mejor combinación para las trayectorias de ambos cometas inusuales.

Los astrónomos también demostraron que es posible que los cuerpos gigantes de gas, que vagan cerca de nuestro Sistema Solar, desestabilicen los cometas de períodos prolongados . De acuerdo con este escenario, los cometas perturbados son luego arrojados por caminos similares a los de los dos cometas inusuales. Las observaciones de la encuesta no han revelado ningún cuerpo del tamaño de un gigante gaseoso que pueda vincularse al misterioso dúo de cometas salientes. Sin embargo, se necesitan más estudios, tanto observacionales como teóricos, de los pequeños objetos interestelares para comprender mejor los orígenes de estos extraños viajeros.

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