Asteroides activos

Conocidos también como cometas del cinturón principal, los asteroides activos son una nueva categoría de objetos astronómicos que sin embargo desarrollan una especie de cabelleras y colas transitorias de polvo que los acercan en su aspecto a los cometas.

Son muy pocos los que se conocen hasta la fecha, lo que sugiere que se trata de una clase de cuerpos poco habitual y que vale la pena estudiar. Los astrónomos intentan averiguar qué mecanismos producen este comportamiento.

Los científicos están acostumbrados a comprobar cómo los cometas, aparentemente inertes cuando se hallan lejos del Sol, empiezan súbitamente a arrojar material al espacio en cuanto se acercan mucho a él. Son masas de hielo, el cual se sublima desde su superficie al ser calentado por la acción de la luz solar.

Por su parte, los asteroides del cinturón principal (situados a entre 3,2 y 1,6 unidades astronómicas del Sol), entre Marte y Júpiter, no llegan a aproximarse demasiado a nuestra estrella. La mayoría son cuerpos rocosos, que se limitan a seguir su órbita alrededor del Sol. En 1979, sin embargo, se descubrió un asteroide en esta zona que pasaría a la historia. Fue bautizado como 1979 OW7, pero se le perdió de vista, hasta que fue redescubierto en 1996 y llamado 1996 N2. Eric Elst y Guido Pizarro lo estudiaron y llegaron a la conclusión de que podía ser un cometa, debido a que presentaba una cierta actividad, arrojando polvo al espacio. Ello le proporcionaba una especie de cola. Ante este hallazgo, su nombre pasó a ser 133P/Elst-Pizarro, aunque quienes piensan que sigue siendo un asteroide lo denominan 7968 Elst–Pizarro.

El cinturón principal de asteroides se halla entre Marte y Júpiter. (Foto: Lunar and Planetary Institute)

Esta ambigüedad requería una investigación. Parecía extraño que un cometa se encontrase en el cinturón principal de asteroides, mostrando una cola, así que algunos expertos propusieron que podríamos estar contemplando el choque entre dos asteroides, algo que en principio siempre se pensó que era improbable que sucediera en la actualidad. Pero 133P descartó por sí mismo esa explicación, ya que experimentó posteriormente nuevos episodios de generación de una cola, que coincidieron con el paso por su perihelio, es decir, la zona de su órbita más próxima al Sol.

Así pues, 133P parecía efectivamente un cometa del cinturón principal, el primero conocido, o quizá un asteroide activo. En base a esta primicia, y debido a que se descubrieron otros objetos similares, se creó una nueva clase descriptiva para ellos, en 2006.

Algunos astrónomos siguen pensando que no se trata de cometas, sino que son asteroides que poseen un mecanismo que les hace expulsar polvo o agua, a diferencia de los primeros, que expulsan sobre todo hielo de agua. En todo caso, habría que considerarlos como objetos con órbitas asteroidales y características físicas de cometas. Si fuesen cometas, y siendo nativos del cinturón asteroidal, estaríamos ante la tercera región en la que se originarían estos cuerpos, además de la nube de Oort y el cinturón de Kuiper.

Según uno de los principales expertos en esta clase de asteroides, David Jewitt, hay varios posibles motivos por los cuales estos objetos están mostrando actividad de forma periódica.

Se conocen ya casos confirmados de choques entre asteroides, como le ocurrió a Scheila y quizá a P/2010 A2, lo que hizo que arrojaran polvo al espacio debido al cataclismo que experimentaron. Sin embargo, no se les considera asteroides activos, pues su actividad no se repetiría. Una vez pasado un tiempo, volvieron a su estado anterior. Para que un objeto emita periódicamente material al espacio, debe tener unas características concretas. Por ejemplo, poseer hielo, como los cometas, aunque sea de forma superficial. Esto es posible y permitiría que, en el perihelio, emitieran una cola de partículas debido a la sublimación. Este debe ser el caso del citado 133P, y de otro cuerpo cometario llamado 238P, pero habría que analizarlos más a fondo para comprobar si efectivamente tienen hielo de agua sobre ellos. Sabemos que el famoso Ceres posee hielo en su superficie, así que podríamos considerarlo un posible asteroide activo, aunque no presente ahora mismo una cola. Como él, muchos otros asteroides anónimos podrían tener hielo y convertirse en activos si sus órbitas se acercaran lo suficiente al Sol. En cuanto a las razones de por qué algunos asteroides con hielo se muestran activos y otros no, los astrónomos sospechan que la sublimación podría iniciarse sólo tras un impacto con otro asteroide, cuando suficiente material quedara expuesto a los rayos solares.

El telescopio Hubble fotografió el asteroide P/2013 R3, cuya desintegración dio lugar a varios cuerpos más pequeños que presentaron un aspecto cometario. (Foto: NASA, ESA, D. Jewitt (UCLA))

Otro posible mecanismo para la generación de colas se encontraría en la electrostática. Lo hemos comprobado en la propia Luna: el polvo de la superficie puede elevarse y “flotar” por las diferencias electrostáticas, que se deben a que hay variaciones importantes de un sitio a otro en la iluminación solar. En el caso de un asteroide, cuya gravedad es muy inferior, ese polvo en suspensión podría llegar a escapar, y formar la cola. Ahora bien, si así fuera, debería haber muchos asteroides pequeños afectados, y no hemos conseguido verlos.

Los astrónomos han propuesto también que algunos asteroides de rotación muy rápida podrían estar desprendiendo material debido a la fuerza centrípeta. El problema es que conocemos asteroides que giran mucho más rápido que los cuerpos activos que se han localizado, y en cambio no desprenden nada, quizá porque las características de su superficie son distintas.

Imagen del telescopio Hubble del objeto P/2013 P5.) (Foto: NASA, ESA, y D. Jewitt (Univ. of California, Los Angeles))

Más allá de la sublimación del hielo, los efectos térmicos podrían tener un papel importante en los asteroides activos. Cuando una superficie se calienta mucho, sufre fracturas y grietas, y por ellas podría escapar agua previamente atrapada.

Por último, se ha hablado de la presión de radiación. Ésta puede ejercer una influencia contraria a la de la gravedad, especialmente en las cercanías del Sol, cuando la radiación alcanza su máximo. Arrancaría polvo de la superficie, expulsándolo hacia el espacio.

El número de asteroides activos que conocemos es todavía limitado. Estos cuerpos, en función de sus órbitas, no arrojan constantemente material al exterior, de modo que es preciso seguir atento a toda la población, en busca de nuevos candidatos.

Como ya se ha dicho, 133P y 238P han demostrado una periodicidad en su actividad, por lo que probablemente estaremos hablando de cuerpos con hielo que se sublima en la superficie. Estarían más cerca de los cometas que de los asteroides. También hemos mencionado a Scheila y a P/2010 A2, cuya actividad debe ser seguramente transitoria y debida a una colisión. Este último, sin embargo, presenta una rotación inestable que podría ser igualmente un motivo plausible para ella.

De los demás casos conocidos, todos presentan mecanismos de actividad desconocidos. Así ocurre con 176P/(118401) LINEAR, 259P/2008 R1 (Garradd), P/2010 R2 (La Sagra), 2006 VW139, 288P/300163, P/2012 F5 (Gibbs), P/2012 T1, 1 Ceres, 311P/2013 P5, P/2013 R3 y 62412.

Podríamos añadir a estos el asteroide Phaethon, cuya actividad asignaríamos a efectos térmicos, cuando experimenta temperaturas de 1.000 grados Kelvin en su punto más próximo al Sol. Pero tanto éste como 2201 Oljato y 107P/Wilson-Harrington, a pesar de ser considerados asteroides activos, no se hallan en el cinturón principal.

Algunos de los citados anteriormente podrían estar relacionados. Así, 133P y 176P tienen órbitas compatibles con los miembros de la familia Themis, que suponemos proceden de la fragmentación de un asteroide mayor, hace entre 1.000 y 2.500 millones de años, cuando chocó con otro. Ambos tienen órbitas muy estables. Al contrario que P/Read, cuya órbita es inestable y está situada un poco por fuera de los márgenes de la familia Themis. P/Garradd, por su parte, es tan inestable que seguramente procede de otra región. P/La Sagra sí tiene una órbita estable y debe proceder de la zona en la que se encuentra, aunque no pertenecería al grupo Themis. Otros asteroides activos tienen todavía pendiente un estudio más profundo de sus características orbitales.

El asteroide P/2010 A2, cuya actividad podría atribuirse a una colisión. (Foto: NASA, ESA, y D. Jewitt (Univ. of California, Los Angeles))

Los astrónomos están muy interesados en los asteroides activos, porque las diferencias que presentan respecto a los cuerpos de la nube de Oort y el cinturón de Kuiper podrían otorgarles un papel distinto a ellos. Quizá son el origen de los océanos de la Tierra, por ejemplo, ahora que sabemos que los cometas tradicionales, como el que está explorando la sonda Rosetta, poseen agua con características algo distintas a la de nuestros mares. Es decir, el agua marina podría proceder de asteroides y cometas con mucho hielo, pero éstos se habrían originado en zonas mucho más cercanas al Sol.

En efecto, el disco protoplanetario que dio forma al sistema solar debió tener propiedades distintas en función de la distancia con respecto a nuestra estrella. Para confirmarlo, deberemos comparar los cometas de las tres zonas ahora reconocidas, donde reinaron temperaturas distintas (unos 150 grados Kelvin en el cinturón principal de asteroides, de 100 a 50 grados Kelvin en el cinturón de Kuiper según la distancia, y 50 grados Kelvin o menos en la nube de Oort). A diferente distancia respecto al Sol, temperaturas distintas y formación cometaria también distinta.

La existencia de los asteroides activos es asimismo una pista adicional sobre dónde se trazó la línea en el sistema solar primitivo más allá de la cual el agua se convirtió en hielo y pudo ser así integrado en los planetésimos, los ladrillos estructurales que poco a poco formaron los planetas.

Lo que sorprende de los asteroides activos no es que tengan agua, sino que aún la tengan. Una vez transcurridos 4.600 millones de años desde la formación del sistema planetario, podría esperarse que la mayor parte del hielo de agua se hubiera ya escapado al espacio, pero los modelos térmicos modernos sugieren que este no sería el caso. Atrapado bajo una capa o corteza de apenas unas decenas de metros de material compacto de polvo, el hielo ha podido sobrevivir hasta la fecha, protegido de la radiación solar hasta que algún pequeño impacto ha agrietado la superficie del asteroide, exponiéndolo y produciendo una sublimación limitada. Se ha calculado que tras un choque (sería suficiente el de un cuerpo de no más de 1 metro de diámetro), el hielo expuesto en la herida superficial podría estar sublimando durante cada paso por el perihelio, quizá durante entre un siglo y un milenio, hasta agotarse o hasta que se tape de nuevo el agujero.

Las probabilidades de impactos en el cinturón principal de asteroides podrían ser de uno cada 10.000 años. Esa frecuencia es elevada, lo que debería haber agotado el hielo de los asteroides activos conocidos. Por tanto, es posible que éstos hayan estado viviendo su actual etapa independiente sólo de forma reciente. Con anterioridad podrían haber formado parte aún de un asteroide mucho mayor, que se fragmentó en tiempos más cercanos, como ocurrió con los miembros de la familia Themis. De hecho, 133P formaría parte de una subfamilia de Themis, llamada Beagle, que habría aparecido hace menos de 10 millones de años. Si es así, 133P es un cuerpo joven, con hielo suficiente para seguir activo durante bastante tiempo…

Con tan pocos asteroides activos conocidos, es obvio que los astrónomos tienen por delante todavía una larga labor de investigación y descubrimiento. Los programas de observación sistemática del cinturón de asteroides nos ayudarán a ello, poniendo de manifiesto nuevos candidatos para esta categoría de astros, que a su vez nos permitirán ampliar nuestros conocimientos sobre su comportamiento y características.

La población actual es tan reducida que ello nos impide generalizar en las conclusiones. Sabemos que son pocos los que presentan actividad, pero eso no quiere decir que no haya muchos más que potencialmente puedan tenerla en algún momento en el futuro. Si consideramos que hay muchos asteroides en el cinturón principal con hielo en sus superficies, podríamos sugerir que hasta un 90 por ciento de ellos podrían llegar a ser activos. Su actual estado “dormido” no los pone fácilmente a nuestro alcance, pero programas de observación como el Pan-STARRS o el futuro LSST podrían ser capaces de detectar el hielo y clasificarlos en esta población, en función de su tamaño y órbitas. Además, si consiguiéramos medir el contenido de deuterio en ese hielo, podríamos aclarar si su agua es el verdadero origen de la que poseen los océanos de la Tierra.