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El 19 de octubre de 2017, los astrónomos realizaron la primera detección de un
objeto interestelar (ISO) que atraviesa nuestro Sistema Solar. Designado como
1I/2017 U1′
Oumuamua, este objeto confundió a los astrónomos que no pudieron determinar si se
trataba de un cometa interestelar o de un asteroide. Tras cuatro años y muchas
teorías (incluida la controvertida hipótesis de la "vela solar ET"), la comunidad astronómica pareció aterrizar en una explicación que
satisfacía todas las observaciones.
La teoría del "iceberg de
nitrógeno" afirmaba que 'Oumuamua era probablemente restos de un planeta
similar a Plutón en otro sistema solar. En su último estudio, titulado "The
Mass Budget Necessary to Explain 'Oumuamua as a Nitrogen Iceberg", Amir Siraj
y el profesor Avi Loeb (que propusieron la hipótesis de la vela solar ET)
ofrecieron un contraargumento oficial a esta teoría. Según su nuevo documento,
hay una escasez extrema de exo-Plutos en la galaxia para explicar la detección
de un iceberg de nitrógeno.
En el documento en el que abordó la
posibilidad, Loeb indicó que el carácter y el comportamiento inusuales de
'Oumuamua eran consistentes con una vela solar. Esto incluía la naturaleza
altamente reflectante del objeto y su perfil, que parecía tener forma de
cigarro o de tortita. Y lo que es más importante, su repentina aceleración y
su desviación de la órbita prevista parecían ser el resultado de la presión de
la radiación, que es precisamente la forma en que las velas solares consiguen
la propulsión.
También está la forma en que entró en nuestro Sistema Solar, que le permitió hacer un sobrevuelo de la Tierra después de pasar lo más cerca de nuestro Sol (perihelio). En otras palabras, su dinámica orbital le permitió ver de cerca el único planeta habitable de nuestro Sistema Solar, que es precisamente lo que cabría esperar de una sonda interestelar.
En el momento de escribir el libro, todos los intentos de explicar 'Oumuamua en términos de fenómenos naturales se quedaron cortos. Básicamente, no había ninguna explicación que pudiera dar cuenta de su brillo, perfil y aceleración, reconociendo al mismo tiempo que no había pruebas de desgasificación. Además, la repentina aceleración no podía atribuirse a las fuerzas gravitacionales, ya que éstas deberían haber frenado a 'Oumuamua en ese momento.
En marzo de 2021, dos investigadores de la Escuela de Exploración Terrestre y Espacial (SESE) de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) ofrecieron una nueva hipótesis. En dos estudios publicados, el becario de exploración de la SESE Alan Jackson y el profesor Steven Desch argumentaron que 'Oumuamua puede haber sido un fragmento de hielo de nitrógeno expulsado de un sistema estelar joven (posiblemente en el brazo de Perseo de nuestra galaxia) ca. Hace entre 400 y 500 millones de años.
En su primer artículo, Jackson y Desch abordaron las limitaciones de tamaño y composición de 'Oumuamua y mostraron cómo el albedo de 'Oumuamua era similar a los hielos de nitrógeno de la superficie de Tritón y Plutón. En su segundo artículo, mostraron cómo este tipo de fragmentos de hielo de nitrógeno podría generarse por la colisión de objetos extrasolares similares en composición a Plutón y a los objetos del Cinturón de Kuiper (KBO).
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| Concepto artístico de Oumuamua. Crédito: William Hartmann |
Según sus estimaciones, estas colisiones generarían y expulsarían al espacio interestelar unos 100 billones (~1014) de objetos, la mitad de los cuales estarían compuestos por hielo de agua y la otra mitad por nitrógeno (N2). Esta población sería suficiente para satisfacer la importancia estadística de los ISO necesaria para explicar la detección de 'Oumaumua. Igualmente importante era el hecho de que un objeto compuesto de N2 no formaría una cola al acercarse a nuestro Sol, ya que no habría vapor de agua ni CO/CO2 que sublimar. Como explicó Siraj a Universe Today por correo electrónico
"El atractivo de la hipótesis del iceberg de nitrógeno radica principalmente en explicar la aceleración no gravitatoria de 'Oumuamua. Al igual que en el caso de un hipotético iceberg de hidrógeno, la actividad de desgasificación de un iceberg de nitrógeno no habría sido detectable en las mediciones que se hicieron de 'Oumuamua con el telescopio espacial Spitzer, que simplemente limitó la abundancia de moléculas basadas en el carbono alrededor de 'Oumuamua. Como resultado, la sublimación de material podría impulsar la aceleración no gravitacional observada del objeto".
Uno de los principales argumentos de Loeb en su propuesta era que, independientemente de la verdadera naturaleza de 'Oumuamua, su detección implicaba una población masiva de objetos similares en nuestra galaxia. En su artículo de refutación, recientemente aceptado para su publicación en la revista New Astronomy, Siraj y Loeb abordaron la cuestión de si existe suficiente material en la Vía Láctea para crear una población de icebergs de nitrógeno de este tipo.
Una consecuencia de la evaluación de Jackson y Desch fue que debe haber una población robusta de "exo-Plutos" en nuestra galaxia. Para ello, las estrellas de la Vía Láctea deberían tener suficiente material sobrante de la formación estelar (es decir, un presupuesto de masa) para dar cabida a la formación de estos planetas. Para comprobarlo, Siraj y Loeb tomaron el modelo del iceberg de nitrógeno y examinaron qué cantidad de material estelar se necesita para que funcione.
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| Impresión artística del primer objeto interestelar "Oumuamua", que fue descubierto el 19 de octubre de 2017 por el telescopio Pan-STARRS 1 en Hawái. Crédito: ESO/M. Kornmesser |
"Nuestro cálculo es muy sencillo", explica Siraj. "Tomamos todos los parámetros del modelo del iceberg de nitrógeno, la abundancia requerida de objetos similares a 'Oumuamua para explicar su detección por Pan-STARRS, y los hechos básicos sobre las estrellas en la Galaxia, y derivamos de estos valores la masa total de material de metalicidad solar requerida para convertirse en exo-Plutos, para que el modelo de nitrógeno sea plausible".
Lo que encontraron fue que, incluso bajo los supuestos más optimistas posibles, el modelo falla por varios órdenes de magnitud. En resumen, un sistema estelar no tendría suficiente hielo de nitrógeno para permitir una población tan robusta de exo-Plutos, lo que significa que, estadísticamente, simplemente no puede haber suficientes ISOs compuestos de N2 para explicar la detección fortuita de 'Oumuamua.
El modelo resulta aún más improbable si se tiene en cuenta cómo los rayos cósmicos erosionan naturalmente los ISO. Según otras investigaciones publicadas recientemente, este proceso impone una vida útil a los ISO mucho más corta de lo que se pensaba. Como explicó Siraj:
"El principal problema del modelo de los icebergs de nitrógeno es que para producir la población necesaria de estos objetos se necesitaría más de diez veces la masa total de estrellas de la Vía Láctea para convertirlos directamente en exo-Plutos - y cuando tenemos en cuenta adecuadamente la inevitable erosión de los icebergs de nitrógeno por los rayos cósmicos, necesitamos mil veces la masa estelar de la Galaxia. Estas cifras hacen insostenible el modelo del nitrógeno, ya que sólo una pequeña fracción de la masa estelar de la Galaxia se destina a la producción de exo-Plutos."
El Proyecto Starshot, una iniciativa patrocinada por la Fundación Breakthrough, pretende ser el primer viaje interestelar de la humanidad. Crédito: breakthroughinitiatives.org
Además, Siraj y Loeb citan una investigación que apareció poco después de que su estudio apareciera en el arXiv y que pone en duda la prevalencia de los icebergs de nitrógeno en nuestra galaxia. En un estudio titulado "Constraints on the Occurrence of 'Oumuamua-Like Objects" (Restricciones sobre la aparición de objetos similares a Oumuamua), que apareció en el número de octubre del Bulletin of the American Astronomical Society (BAAS), los autores Levine et al. sostienen que tanto la hipótesis del iceberg de hidrógeno como la del iceberg de nitrógeno adolecen de defectos críticos.
Mientras que los requisitos de temperatura para la primera teoría la hacen insostenible, la eficiencia de formación necesaria hace lo mismo para la segunda. Al final, también determinaron que el mecanismo de producción de fragmentos de hielo de N2 (impactos sobre análogos extrasolares del Cinturón de Kuiper) era insuficiente para crear objetos tan grandes como 'Oumuamua, y varios órdenes de magnitud demasiado bajos para crear una población de 1014 objetos.
¿Qué significa esto para 'Oumuamua y la explicación más "exótica" de su origen, es decir, que podría haber sido una vela solar ET? Para empezar, no significa que "fueran extraterrestres", ni nadie en la comunidad astronómica está haciendo esa afirmación. Pero sí significa que este último intento de explicar 'Oumuamua en términos de fenómenos naturales no se ajusta a todos los requisitos, en contra de lo que muchos sospechaban anteriormente.
"El modelo del nitrógeno está ahora fuera de la mesa", dijo Siraj. "Esto significa que el misterio de 'Oumuamua sigue abierto, motivando aún más el estudio de objetos como 'Oumuamua en el futuro. Este es el objetivo de la rama de objetos interestelares del Proyecto Galileo, que tengo el privilegio de dirigir: descubrir y caracterizar objetos como 'Oumuamua y, en última instancia, comprender su naturaleza."
Las instalaciones de la cumbre del Observatorio Vera C. Rubin. Crédito: Observatorio Rubin
El Proyecto Galileo es una iniciativa de investigación sin ánimo de lucro fundada por el profesor Loeb y Frank H. Laukien, profesor visitante de la Universidad de Harvard y presidente y director general de Bruker Corporation (fabricante de instrumentos científicos). Este proyecto multinacional y multiinstitucional está formado por expertos voluntarios, entre los que se encuentra Amir Siraj como Director de Estudios de Objetos Interestelares.
Juntos, están trabajando para llevar la búsqueda de inteligencia extraterrestre (SETI) y las tecnofirmas a la corriente principal. A ellos se suman astrónomos y observatorios de todo el mundo que esperan con impaciencia que los observatorios de nueva generación entren en funcionamiento en los próximos años. Entre ellos se encuentra el Observatorio Vera C. Rubin (antiguo Gran Telescopio de Sondeo Sinóptico), que está terminando de construirse en Chile y se espera que comience a funcionar en algún momento del próximo año (o posiblemente en 2023).
Con su espejo de 8,4 metros (27 pies) y su cámara de 3200 megapíxeles, este observatorio llevará a cabo un estudio de 10 años de duración, durante el cual observará unos 37.000 millones de estrellas y galaxias. El Observatorio Rubin también explorará nuestro Sistema Solar y proporcionará alertas periódicas sobre objetos recién descubiertos, ¡incluyendo unos 5 ISO al mes! La NASA y la ESA también están desarrollando misiones que se reunirán con los ISO en un futuro próximo y los estudiarán de cerca.
Una vez más, la verdadera naturaleza y los orígenes de 'Oumuamua han confundido la explicación. En muchos sentidos, esto es una buena noticia. Si hay algo en lo que toda la comunidad astronómica puede estar de acuerdo, es en el hecho de que 'Oumuamua representa una clase de objetos previamente desconocidos. El hecho de que tales objetos pasen por nuestro Sistema Solar con regularidad (y que algunos acaben quedándose) presenta inmensas oportunidades para futuros estudios.
Para decirlo en términos TL:DR, no decimos que sean extraterrestres. Pero en cualquier caso, ¡seguro que lo sabremos muy pronto!
Fuentes, creditos y referencias:
- Amir Siraj, Abraham Loeb: “The Mass Budget Necessary to Explain `Oumuamua as a Nitrogen Iceberg”, 2021; arXiv:2103.14032.
Creditos a Universe Today