El enigma de predecir cómo se mueven en el espacio tres cuerpos unidos gravitacionalmente
El enigma de predecir cómo se mueven en el espacio tres cuerpos unidos gravitacionalmente ha sido un desafío para los matemáticos durante siglos y se ha popularizado en la novela El problema de los tres cuerpos. Sin embargo, no hay ningún problema con lo que un equipo de investigadores dice que es probable que sea un trío estable de rocas espaciales heladas en el Cinturón de Kuiper del sistema solar, descubierto utilizando datos del Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio WM Keck
El Hubble de la NASA encuentra a que el dúo del cinturón de Kuiper podría ser un trío
NASA
El rompecabezas de predecir cómo tres cuerpos gravitacionalmente unidos se mueven en el espacio ha desafiado a los matemáticos durante siglos, y más recientemente se ha popularizado en la novela y el programa de televisión 3 Body Problem. Sin embargo, no hay problema con lo que un equipo de investigadores dice que es probable que sea un trío estable de rocas espaciales heladas en el Cinturón de Kuiper del sistema solar, que se encuentra utilizando datos de la NASA Telescopio Espacial Hubble y la base terrestre W. M. Observatorio Keck en Hawaii.
Si se confirma como el segundo tal sistema de tres cuerpos encontrado en la región, el sistema Altjira de 148780 sugiere que podría haber triples similares esperando ser descubiertos, lo que apoyaría una teoría particular de la historia de nuestro sistema solar y la formación de objetos del Cinturón de Kuiper (KBO).
El universo está lleno de una gama de sistemas de tres cuerpos, incluidas las estrellas más cercanas a la Tierra, el sistema estelar Alpha Centauri, y estamos descubriendo que el Cinturón de Kuiper puede no ser una excepción, dijo la autora principal del estudio, Maia Nelsen, graduada en física y astronomía de la Universidad Brigham Young en Provo, Utah.
Conocidos desde 1992, los KBO son restos helados primitivos del sistema solar primitivo que se encuentran más allá de la órbita de Neptuno. Hasta la fecha, se han catalogado más de 3 mil KBO, y los científicos estiman que podría haber varios cientos de miles más que miden más de 10 millas de diámetro. El mayor KBO es el planeta enano Plutón. El hallazgo de Hubble es un apoyo crucial para un KBO teoría de la formación, en el que tres pequeños cuerpos rocosos no serían el resultado de una colisión en un concurrido Cinturón de Kuiper, sino que se formarían como un trío directamente del colapso gravitacional de la materia en el disco de material que rodea al recién formado Sol, hace unos 4.5 mil millones de años. Es bien sabido que las estrellas se forman por el colapso gravitacional del gas, comúnmente como pares o triples, pero la idea de que los objetos cósmicos como los del Cinturón de Kuiper se forman de manera similar todavía está bajo investigación.
Pero las observaciones del Hubble de la órbita del objeto más externo se utilizaron para determinar que el cuerpo central no es un solo objeto esférico. Otras posibilidades son que el objeto interno es un binario de contacto, donde dos cuerpos separados se acercan tanto que se tocan entre sí. Otra idea es que el cuerpo central es extrañamente plano, como un panqueque. De los 40 objetos binarios identificados en el Cinturón de Kuiper, se ha encontrado que otro sistema, Lempo, es un triple.
El sistema Altjira se encuentra en los confines del sistema solar, a 3.7 mil millones de millas de distancia, o 44 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. En el concepto de este artista, nuestro Sol está en la constelación de Sagitario, con la Vía Láctea en el fondo. La brillante estrella roja Antares aparece en el centro superior. El polvo en el plano de nuestro sistema solar brilla como luz zodiacal: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
El sistema Altjira se encuentra en los confines del sistema solar, a 3.7 mil millones de millas de distancia, o 44 veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Las imágenes del Hubble muestran dos KBO ubicados a unas 4mil 700 millas (7 mil 600 kilómetros) de distancia. Sin embargo, los investigadores dicen que las observaciones repetidas del movimiento coorbital único de los objetos indican que el objeto interno es en realidad dos cuerpos que están tan juntos que no se pueden distinguir a una distancia tan grande.
Con objetos tan pequeños y lejanos, la separación entre los dos miembros internos del sistema es una fracción de un píxel en la cámara del Hubble, por lo que debe usar métodos sin imágenes para descubrir que es un triple, dijo Nelsen.
Esto requiere tiempo y paciencia, explicó Nelsen. Los científicos han reunido una línea de base observacional de 17 años de datos del Hubble y el Observatorio Keck, observando la órbita del objeto exterior del sistema Altjira.
Con el tiempo, vimos cambiar la orientación de la órbita del objeto exterior, lo que indica que el objeto interior era muy alargado o en realidad dos objetos separados, dijo Darin Ragozzine, también de la Universidad Brigham Young, coautor del estudio Altjira.
Un sistema triple fue la mejor opción cuando colocamos los datos del Hubble en diferentes escenarios de modelado. Otras posibilidades son que el objeto interno es un binario de contacto, donde dos cuerpos separados se acercan tanto que se tocan entre sí, o algo que en realidad es extrañamente plano, como un panqueque, dijo Nelsen.
Actualmente, hay alrededor de 40 objetos binarios identificados en el Cinturón de Kuiper. Ahora, con dos de estos sistemas probablemente triplicados, los investigadores dicen que es más probable que no estén mirando un bicho raro, sino una población de sistemas de tres cuerpos, formados por las mismas circunstancias. Sin embargo, construir esa evidencia lleva tiempo y observaciones repetidas.
Los únicos objetos del Cinturón de Kuiper que se han explorado en detalle son Plutón y el objeto más pequeño Arrokoth, que la misión New Horizons de la NASA visitó en 2015 y 2019, respectivamente. Nuevos Horizontes mostrado que Arrokoth es un binario de contacto, que para los KBO significa que dos objetos que se han acercado cada vez más entre sí ahora se tocan y/o se han fusionado, lo que a menudo resulta en una forma de maní. Ragozzine describe a Altjira como un primo de Arrokoth, un miembro del mismo grupo de objetos del Cinturón de Kuiper. Estiman que Altjira es 10 veces más grande que Arrokoth, sin embargo, a 124 millas (200 kilómetros) de ancho.
Si bien no hay una misión planeada para volar por Altjira para obtener detalles de nivel Arrokoth, Nelsen dijo que hay una próxima oportunidad diferente para un mayor estudio del intrigante sistema. Altjira ha entrado en una temporada eclipsante, donde el cuerpo exterior pasa frente al cuerpo central. Esto durará los próximos diez años, dando a los científicos una gran oportunidad para aprender más sobre él, dijo Nelsen. El Telescopio Espacial James Webb de la NASA también se está uniendo al estudio de Altjira, ya que verificará si los componentes se ven iguales en su próximo Ciclo 3 observaciones.
El Hubble estudio espublicado en El Planetary Science Journal.
El Telescopio Espacial Hubble ha estado operando durante más de tres décadas y continúa haciendo descubrimientos innovadores que dan forma a nuestra comprensión fundamental del universo. Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra las operaciones del telescopio y la misión. Lockheed Martin Space, con sede en Denver, Colorado, también apoya las operaciones de la misión en Goddard. El Space Telescope Science Institute (STScI) en Baltimore, Maryland, que es operado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, lleva a cabo operaciones científicas del Hubble para la NASA.
(Fuente NASA)
