Lo que el sistema binario de asteroides Didymos y Dimorphos expulsa fuera de su órbita

Los asteroides cercanos a la Tierra (Near Earth Asteroids o NEAs, por sus siglas en inglés) son aquellos que llegan a acercarse hasta menos de unos 200 millones de kilómetros de distancia de nuestro planeta. La mayoría son inofensivos y no se acercan demasiado. Pero otros, debido a su tamaño y a la corta distancia a la que llegan, representan una amenaza potencial por las consecuencias de un posible impacto contra la superficie terrestre.

Es por eso que gran parte de la comunidad científica mundial y agencias espaciales como la Agencia Espacial Europea (ESA) y la NASA tienen programas de monitoreo y estudio de estos objetos celestes.

Existen diversos tipos de asteroides según su espectro y composición. Por su estructura interna, podemos diferenciar a los asteroides monolíticos y a los que son “pilas de escombros”. La característica principal de estos últimos es que se formaron a partir de los restos que dejó la colisión catastrófica entre asteroides de gran tamaño. Son, literalmente, un aglutinado de rocas individuales e irregulares, que solo se encuentran unidas por atracción gravitatoria y fuerzas de rozamiento.

En general, los asteroides pilas de escombros son pequeños, con diámetros menores a diez kilómetros. De acuerdo a la teoría más aceptada, cuando la velocidad de rotación sobre su eje es muy elevada (menor a 2,2 horas), la fuerza centrífuga es mayor a la gravitatoria y, en consecuencia, tenderían a expulsar material. Pero en ciertos casos esto no se ha observado. Una de las preguntas, aún sin respuesta, es: ¿cómo logran mantener su forma y por qué no se desintegran?

Una nueva investigación se ha centrado en un sistema binario de asteroides ubicado, en el tramo de su ruta más cercano a la Tierra, a unos diez millones de kilómetros de esta.

La investigación la ha liderado Nair Trógolo, astrónoma del Observatorio Astronómico de Córdoba (OAC), dependiente de la Universidad Nacional de Córdoba (UNC) en Argentina, y becaria del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) de Argentina.

El citado sistema binario de asteroides está compuesto por Didymos (el principal, de 780 metros de diámetro) y Dimorphos (de solo 160 metros de diámetro). El segundo se encuentra orbitando al primero.

La elección de este sistema binario como objeto de estudio no es casual. La NASA y la ESA enviaron de manera conjunta la sonda espacial DART y enviarán otra, Hera, para estudiar su composición y su estructura interna.

El estudio realizado en el Observatorio Astronómico de Córdoba (OAC) tiene un objetivo fundamental para las agencias que enviarán la misión Hera: conocer si Didymos está eyectando material fuera de su órbita, lo que permitiría programar la trayectoria de la sonda para resguardarla de posibles colisiones con estos fragmentos desperdigados en el espacio cercano.

Con simulaciones computacionales, Trógolo analizó las fuerzas a las que está expuesto un fragmento de roca en la superficie del asteroide principal, particularmente en la zona del ecuador.

Para esa región logró determinar que si la fuerza centrífuga provocada por la rotación (la que tiende a “arrojar” la roca del ejemplo hacia el espacio) era mayor que la gravitatoria (la que intenta mantener la roca pegada a la superficie), ese peñasco se despegaba de la superficie y comenzaba a orbitar el asteroide por un tiempo. Sin embargo, prácticamente, la mayoría de las veces ese pedrusco volvía a caer sobre el asteroide.

“Es decir, Didymos podría estar perdiendo rocas de la superficie constantemente. Ahora, ¿qué ocurre luego con ellas? En el 97% de los casos vuelven a aterrizar en la superficie de Didymos, de donde acabarán despegando de nuevo, en ciclos de eyección y caída, manteniendo así un cierto equilibrio en el sistema”, explica Trógolo a Argentina Investiga.

Las pruebas con los códigos numéricos también revelaron que en la fase de expulsión unas pocas piedras seguían su viaje y aterrizaban en Dimorphos, mientras otras huían completamente del sistema. Las rocas más grandes, en tanto, quedaban orbitando a Didymos, formando un disco poco denso de materia pétrea en el ecuador”, señala la científica.

“En las simulaciones observamos un disco alrededor del asteroide que no es muy estable, que se mantiene ahí porque todo el tiempo hay intercambio de partículas: mientras constantemente unas son eyectadas, otras vuelven a la superficie, otras se van del sistema y otras caen en el asteroide secundario”, resume Trógolo.

Los resultados obtenidos en este nuevo estudio podrían ser confirmados con datos de la misión DART (Double Asteroid Redirection Test), que consistió mayormente en una colisión programada contra uno de los asteroides, con la finalidad de probar a modificar la órbita de un cuerpo celeste en el espacio.

La sonda espacial DART, de la NASA, partió de la Tierra el 24 de noviembre de 2021. DART viajó acompañada de un pequeño CubeSat diseñado para captar imágenes de la colisión, llamado Licia CubeSat.

Tras 10 meses de travesía por el espacio, la DART, de unos 570 kilogramos de peso, impactó con éxito contra el asteroide que era su objetivo de ataque: Dimorphos, el asteroide pequeño de ese sistema binario. Lo hizo el 26 de septiembre (o la madrugada del día 27 en otras zonas horarias), a una velocidad de aproximadamente 22.000 kilómetros por hora.

Las imágenes capturadas en ese momento todavía se encuentran en análisis, pero podrían aportar los primeros indicios para comprobar la hipótesis de eyección de material propuesta en la investigación conducida por Trógolo.

La respuesta definitiva llegará en 2026, cuando la sonda Hera llegue hasta el sistema binario para estudiarlo de cerca.

Recreación artística de la nave DART de la NASA y la pequeña nave LICIACube (abajo a la derecha) de la Agencia Espacial Italiana (ASI). Las imágenes de los asteroides Dimorphos y Didymos que aparecen al lado de las naves son reales y las obtuvo la nave DART. (Imagen: NASA Johns Hopkins APL / Joshua Diaz)

Desviando asteroides

Grupos científicos, junto a programas de ciencia ciudadana coordinados por agencias espaciales en todas partes del mundo trabajan para identificar y rastrear asteroides que podrían impactar en la Tierra. Para prevenir estos eventos catastróficos se desarrollaron programas de vigilancia, como Near-Earth Object, de la Nasa.

La mayoría de los NEAs son pequeños y no representan una amenaza significativa. Sin embargo, hay un pequeño número de “objetos potencialmente peligrosos” que tienen un diámetro mayor a 140 metros y una trayectoria orbital que los acerca bastante a nuestro planeta. Estos son monitoreados en forma permanente.

Una posible solución para evitar una colisión sería alterar el rumbo del asteroide utilizando técnicas basadas en la gravedad o en la energía cinética. A grandes rasgos, se trataría de cambiar la trayectoria de un asteroide haciendo colisionar una nave espacial contra él. En la actualidad, esa alternativa es considerada una opción viable para proteger a la Tierra de posibles impactos en el futuro.

El estudio realizado por Trógolo y sus colegas se titula “Lifted particles from the fast spinning primary of the Near-Earth Asteroid (65803) Didymos”. Este trabajo se desarrolló durante una estancia de investigación en la Universidad de Alicante, España, junto con miembros del equipo de investigación de la misión DART de la NASA.

Además de Trógolo, el estudio también lo firman Adriano Campo Bagatina y Paula G. Benavideza, de la Universidad de Alicante en España, y Fernando Moreno, del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en España. (Fuente: Victoria Rubinstein / Universidad Nacional de Córdoba / Argentina Investiga)