Cometas salientes: ¿Adónde vas, dónde has estado?

Los cometas de nuestro propio Sistema Solar llegan chillando a la luz brillante y al calor derretido de las regiones internas, mientras huyen de su lugar de nacimiento en un dominio gélido y oscuro muy, muy lejano. En esta misteriosa región de crepúsculo perpetuo y frío, los núcleos de cometas helados y brillantes de nuestro propio Sistema Solar persisten como reliquias de una era antigua cuando los planetas se formaron por primera vez a partir de innumerables colisiones y fusiones de trozos congelados de material primordial llamado planetesimales–los bloques de construcción de los principales planetas. Pero a veces, un cometa que se adentra en nuestro Sol es el descendiente 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 ha analizado los caminos de un dúo de vagabundos congelados en su salida de nuestro Sistema Solar y determinó que lo más probable es que hayan nacido en la familia de otra estrella. Estos hallazgos mejoran la comprensión de los astrónomos sobre 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 salir corriendo al 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 hacia los límites exteriores remotos de nuestro Sistema Solar durante el resto. Los cometas se clasifican con frecuencia según la duración de sus períodos orbitales. Cuanto más largo es el período, más alargada es la órbita.

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

Cometas de período corto: Cometas de período corto se definen generalmente 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 afelio (cuando están más lejos de nuestro Sol). por ejemplo, el afelio de los famosos cometa Halley está un poco más allá de la órbita del planeta más exterior, Neptuno. Esos cometas que tienen un afelia cerca de una de las órbitas de un planeta principal se denominan su «familia». Se cree que estas «familias» se formaron cuando el planeta atrajo gravitatoriamente lo que originalmente cometas de periodo largo en órbitas más cortas.

En el extremo del período orbital más corto, Cometa de Encke luce un período orbital que ni siquiera alcanza la órbita del planeta gigante más interno, el gigante Júpiter, y por lo tanto se conoce como un Cometa tipo Encke. Cometas de período corto que tienen períodos orbitales de menos de 20 años y tienen bajas inclinaciones hacia el eclíptica se denominan tradicionales Cometas de la familia de Júpiter (JFC). Los cometas que son similares a cometa Halleyque 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).

Cometas descubiertos recientemente, que orbitan dentro de la 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 asteróides.

porque su elíptico Las órbitas a menudo los llevan cerca del cuarteto de planetas gaseosos gigantes, los cometas experimentan perturbaciones gravitacionales adicionales. Cometas de período corto tienden a tener su afelia coincidir con uno de los ejes semi-mayor del planeta gigante, con el JFC poblando el grupo más grande. Cometas viajando desde el control remoto 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– tienen órbitas que están fuertemente influenciadas por la gravedad de los planetas gigantes como resultado de encuentros cercanos. El enorme planeta Júpiter es, por supuesto, la fuente de las más poderosas perturbaciones. Esto se debe a que Júpiter tiene más del doble de masa que todos los demás planetas de nuestro Sistema Solar combinados. Estas perturbaciones pueden desviar cometas de periodo largo en períodos orbitales más cortos.

Como resultado de sus características orbitales observadas, cometas de periodo corto se cree que tienen su origen en el centauros y el Cinturón de Kuiper/disco disperso. Este desct está poblada por objetos helados en el transneptuniano región. En cambio, el origen de cometas de periodo largo se cree que está en el control remoto nube de Oort (llamado 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 pululan dentro de estas regiones remotas, en órbitas aproximadamente circulares alrededor de nuestro Sol. Cada cierto tiempo, las perturbaciones gravitatorias provocadas por los planetas gigantes exteriores (en el caso de objetos del cinturón de Kuiper) o estrellas cercanas (en el caso de objetos de la nube de Oort) puede lanzar uno de estos cuerpos helados aullando en 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 los cometas periódicos, cuyas órbitas han sido bien establecidas en observaciones anteriores, la aparición de nuevos cometas por este mecanismo no se puede predecir. Cuando son lanzados a la órbita de nuestra Estrella, siendo atraídos perpetuamente hacia sus deslumbrantes y turbulentos fuegos, toneladas de materia son arrancadas de los cometas. Este peligroso viaje, por supuesto, acorta en gran medida su «vida útil».

Cometas de período largo

Cometas de período largo periodos deportivos que van desde los 200 años hasta los miles de años. Estos objetos congelados también muestran órbitas muy excéntricas. Una excentricidad que excede 1 cuando está cerca perihelio (cuando un cometa está más cerca de nuestro Sol) no indica necesariamente que un cometa escapará de nuestro Sistema Solar.

Por definición cometas de periodo largo están unidos gravitacionalmente a nuestra Estrella. Los cometas que son desalojados 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 cometas de periodo largo llevarlos 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, cometa oeste–a cometa de periodo largo–puede tener un afelio distancia de casi 70.000 unidades astronómicas (UA), con un período orbital calculado en aproximadamente 6 millones de años. Una Australia 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. Tiempo 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 es probable que sea un cometa. Por el contrario, el cometa interestelar, 2IBorisov, se ha observado que muestra el chismoso coma característica que es característica de los cometas.

Además de los cometas nacidos en nuestro propio Sistema Solar, exocometas dando vueltas a otras estrellas, también se han detectado. Por cierto, exocometas se cree que son comunes en toda nuestra Vía Láctea. El primero exocometa sistema a ser descubierto círculos a Secuencia principal (que quema hidrógeno) estrella nombrada betapictoris. betapictoris es muy joven para los estándares de las estrellas, teniendo «solo» alrededor de 20 millones de años. once tales exocometa sistemas han sido detectados, a partir de 2013, por los astrónomos que utilizan el espectro de absorción que es causado por las grandes nubes de gas emitido por los cometas cuando viajan cerca de su estrella. Durante una década, la Telescopio espacial Kepler buscado planetas y otros cuerpos más allá de nuestro Sistema Solar. El primer transito exocometas fueron descubiertas en febrero de 2018 por un equipo de astrónomos profesionales y científicos ciudadanos que estudiaban las curvas de luz registradas por Kepler. Después KeplerLa misión de terminó en octubre de 2018, un nuevo telescopio llamado tess asumió su misión. Ya que tess fue lanzado, los astrónomos lo han utilizado para descubrir los tránsitos de exocometas alrededor betapictoris usando 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 vagabundos helados de otra estrella entraran en nuestro Sistema Solar, poseerían una energía orbital específica positiva y se observaría que tienen 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 escenarios posibles para explicar la existencia de misteriosos cometas salientes. Según el primer modelo, un cometa nace en una órbita estable muy lejos de nuestro Sol. Por desgracia, las perturbaciones gravitacionales con un objeto que pasa arrancan al cometa de su órbita original. Luego, el cometa migra hacia el cálido y bien iluminado Sistema Solar interior, donde se puede observar antes de ser 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 errante gélido se desliza a través del espacio entre las estrellas, por pura casualidad ingresa a nuestro propio Sistema Solar antes de continuar su viaje.

Dr. Arika Higuchi y Dr. Elichiro Kokubo en NAOJ calculó 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 proporcionó la mejor coincidencia para las trayectorias de ambos cometas inusuales.

Los astrónomos también demostraron que es posible que los cuerpos del tamaño de un gigante gaseoso, vagando cerca de nuestro Sistema Solar, desestabilicen cometas de periodo largo. De acuerdo con este escenario, los cometas perturbados luego se lanzan en 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 con el misterioso dúo de cometas salientes. Sin embargo, se necesita más estudio, tanto observacional como teórico, de pequeños objetos interestelares para comprender mejor los orígenes de estos extraños viajeros.