Las agencias espaciales disponen de sistemas para detectar, rastrear y prever las futuras órbitas de asteroides potencialmente peligrosos.
La NASA cuenta con una red de telescopios que se utilizan para rastrear asteroides cercanos a la Tierra, como el 2024 YR4, avistado recientemente. Hasta agosto de 2024, la nave espacial WISE fue uno de estos observatorios. Una vez finalizada su misión original, el telescopio fue reutilizado para el seguimiento de asteroides y cometas. En los próximos años, la agencia espacial espera lanzar un telescopio espacial infrarrojo dedicado a la detección de asteroides.
Fotografía de Illustration by NASA, JPL-Caltech
Los asteroides sobrevuelan la Tierra con regularidad y, por suerte, la mayoría de ellos no son motivo de preocupación. Pero hay veces en las que una roca espacial puede ser considerada una amenaza potencial debido a la existencia de una pequeña posibilidad de que colisione con nuestro planeta. Recientemente se ha descubierto un asteroide cercano a la Tierra, bautizado como 2024 YR4, y es uno de estos posibles objetos peligrosos. Se trata de una roca de 40 a 90 metros de largo que actualmente tiene una probabilidad de 1 en 53 de impactar en algún lugar de la Tierra el 22 de diciembre de 2032.
Para que quede claro, no hay ninguna necesidad de empezar a invertir en un búnker blindado. Merece la pena observar este asteroide debido a su potencial para devastar una ciudad con un impacto directo, incluso en el extremo inferior de su tamaño estimado. Pero a medida que los astrónomos recopilen más datos sobre la futura órbita del 2024 YR4, las probabilidades de que se produzca un encuentro violento con la Tierra descenderán rápidamente hasta cero.
La detección demuestra que el sistema que tenemos para defender a la Tierra de rocas espaciales letales está funcionando como una máquina global bien engrasada. Observatorios de todo el mundo contribuyen a encontrar objetos cercanos a la Tierra. Y tanto la NASA como la Agencia Espacial Europea (ESA) han desarrollado programas informáticos automatizados que pueden, con extrema precisión, rastrear todos y cada uno de los asteroides y cometas potencialmente peligrosos encontrados hasta la fecha.
Uno de los principios clave de la defensa planetaria es detectar los asteroides que se acercan a la Tierra antes de que ellos nos encuentren a nosotros. He aquí cómo lo consiguen la NASA, la ESA y sus colegas.
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Exploradores y centinelas de asteroides
Cualquier telescopio del planeta puede contribuir a la defensa planetaria: si un astrónomo en cualquier lugar de la Tierra detecta un objeto parecido a un asteroide (o cometa), puede informar de sus hallazgos a la comunidad de defensa planetaria. Pero hay que tener en cuenta que la NASA cuenta con una red de telescopios en todo el mundo dedicados a la caza de asteroides y cometas por descubrir. El asteroide 2024 YR4 fue descubierto el 27 de diciembre del año pasado por un telescopio en Chile (que forma parte de las mencionadas instalaciones financiadas por la NASA, el Sistema de Última Alerta de Impacto Terrestre de Asteroides (ATLAS)
Una vez que un observatorio detecta un asteroide no descubierto, los astrónomos informan del hallazgo al Minor Planet Center de Cambridge (Massachusetts, EE. UU.), una especie de tablón de anuncios público para uso de los astrónomos. A continuación, los astrónomos interesados pueden utilizar esas observaciones iniciales para rastrearlo con sus propios telescopios.
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Los observatorios terrestres, como el Complejo de Comunicaciones del Espacio Profundo de Canberra (Australia), ayudan a rastrear los asteroides y a comprender mejor sus órbitas.
Fotografía de Jonny Weeks, Guardian, eyevine, Redux
Cuando se descubre un nuevo objeto, los grupos de seguimiento de asteroides y cometas de la NASA y la ESA entran en acción. La NASA cuenta con el Centro de Estudios de Objetos Cercanos a la Tierra (CNEOS, por sus siglas en inglés), mientras que la ESA tiene el Centro de Coordinación de Objetos Cercanos a la Tierra (NEOCC, por sus siglas en inglés). Como ambos hacen esencialmente lo mismo, centrémonos en el CNEOS.
Inicialmente, un programa informático automatizado llamado Scout utiliza la colección disponible de observaciones para trazar las órbitas futuras probables del objeto. Con sólo unos pocos datos, estas previsiones orbitales tienen un alto nivel de incertidumbre, pero el trabajo de Scout es calcular si hay alguna posibilidad de que este objeto pueda impactar con la Tierra en el próximo mes.
Scout hace estos cálculos incluso antes de que se confirme que el objeto es un asteroide, en lugar de un error de observación o algo artificial como un satélite. Está diseñado para ser un sistema de alerta muy temprana que puede dar a un país en peligro la oportunidad de defenderse o evacuar a su población amenazada.
Si el objeto no supone un riesgo de impacto inmediato, y se trata de un asteroide real, el programa Sentry de la NASA toma las riendas. Este software automatizado calcula si existe una probabilidad, alta o baja, de que el asteroide pueda impactar contra el planeta en el próximo siglo, utilizando cada nueva observación del asteroide para actualizar continuamente sus predicciones.
Sentry utiliza las fuerzas gravitatorias del Sol y de los planetas del Sistema Solar para calcular las posibles órbitas futuras de un asteroide. También puede determinar cómo una fuerza llamada efecto Yarkovsky sería capaz de cambiar gradualmente el movimiento de un asteroide, modificando su órbita a largo plazo.
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Izquierda:
Un técnico opera una antena parabólica de radar en la Instalación de Instrumentación del Espacio Profundo de Goldstone, California, en 1963. Goldstone es una de las tres instalaciones de comunicaciones que componen actualmente la Red de Espacio Profundo de la NASA.
Fotografía de NASA, SCIENCE PHOTO LIBRARY
Derecha:
Los radiotelescopios de la Red de Espacio Profundo de la NASA pueden enviar ondas de radio a los asteroides y medir las ondas de radar que rebotan para hacerse una idea del aspecto que podría tener la superficie de la roca espacial. La de Woomera (Australia) fue la primera estación de espacio profundo establecida fuera de Estados Unidos. Ahora ha sido sustituida por una instalación en Canberra.
Fotografía de NASA
Los asteroides suelen girar, calentando su cara solar antes de perderla de vista. A la sombra, remiten este calor, que actúa como un propulsor en miniatura, desplazando suavemente la posición del asteroide en el espacio. En el pasado, los astrónomos tenían que tener esto en cuenta con cálculos manuales. La última versión de Sentry es lo suficientemente inteligente como para realizar esos cálculos por sí misma.
«Gracias a los resultados de Sentry, podemos asegurarnos de que los observadores rastrean los asteroides que podrían suponer un riesgo», afirma Davide Farnocchia, ingeniero de navegación del CNEOS en California (Estados Unidos). Y hasta que un asteroide no tenga prácticamente ninguna posibilidad de impactar contra la Tierra, permanecerá en la lista de riesgo de Sentry.
En estos momentos, el 2024 YR4 encabeza la lista.
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Refuerzos contra los asteroides
Los astrónomos aún no saben lo suficiente sobre este asteroide en particular como para determinar con seguridad si fallará el impacto contra nuestro planeta. Esto se debe en parte a que este sistema de defensa planetaria tiene un componente de suerte y, en parte, a que el sistema aún está en fase de desarrollo.
Los asteroides se detectan más fácilmente cerca de la Tierra, cuando reflejan suficiente luz solar para aparecer como una mancha brillante. 2024 YR4 fue identificado sólo dos días después de su máxima aproximación a la Tierra. «El objeto se detectó cuando pasó junto a la Tierra y empezó a alejarse de ella», explica Juan Luis Cano, astrónomo cántabro del programa de defensa planetaria de la ESA. Se desvaneció muy rápidamente, por lo que la mayoría de los telescopios terrestres tuvieron dificultades para rastrearlo. Esto significa que se han descartado algunas órbitas posibles, pero quedan varias alternativas, y un número muy reducido de ellas sitúan al asteroide en rumbo de colisión con la Tierra.
Los astrónomos también pueden utilizar observatorios terrestres, como el Complejo de Comunicaciones de Espacio Profundo de Madrid (el tercer miembro de la Red de Espacio Profundo de la NASA), para captar imágenes de asteroides a su paso por la Tierra.
Fotografía de Hitesh Sawlani
Un problema clave de la luz solar reflejada es que sólo da un rango de tamaños. Un asteroide más grande con una superficie oscura, similar al carbón, refleja una cantidad similar de luz que una roca más pequeña con una superficie brillante, similar a la tiza. Sin saber cómo es la superficie de 2024 YR4, los astrónomos no pueden saber si se trata de un asteroide brillante de 40 metros o de un asteroide apagado de 90 metros con una capacidad destructiva mucho mayor.
Los científicos pueden mejorar su comprensión de 2024 YR4 de varias maneras. La primera es reunir más observaciones en esta pasada. Aunque el asteroide está desapareciendo rápidamente, los telescopios más grandes podrán verlo hasta principios de abril.
Además, «2024 YR4 volverá a acercarse a la Tierra en 2028, a unas 20 veces la distancia entre la Tierra y la Luna», explica Farnocchia. «Añadir dos meses de seguimiento mejorará enormemente el conocimiento de su futura posición en 2032, y es probable que se descarte un impacto en 2032 al final de esta ventana de observación».
«Aún mejor sería encontrar un predescubrimiento, en el que alguien podría haberlo observado hace años sin saberlo», afirma Andy Rivkin, astrónomo del Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins, en Maryland. Los astrónomos podrían haber tomado accidentalmente una foto de 2024 YR4 moviéndose por el cielo sin darse cuenta. Si, por ejemplo, esas imágenes dataran de hace unos años, entonces «de repente tendríamos datos de años en lugar de semanas o meses», lo que, según Rivkin, ayudaría enormemente a acotar la trayectoria orbital del asteroide.
Por último, si un asteroide pasa muy cerca de la Tierra, un pequeño número de observatorios podría detectar el objeto con un radar. De este modo se obtendría una medida muy precisa del tamaño y la trayectoria del asteroide, pero incluso en 2028 (en el próximo sobrevuelo de 2024 YR4), podría resultar demasiado evasivo: «A esa distancia y para el tamaño de este asteroide, no está garantizado que el radar lo detecte», afirma Farnocchia.
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El telescopio espacial WISE de la NASA captó esta imagen de más de 100 asteroides. No todos los asteroides son fáciles de ver, pero algunos destacan como una serie de puntos. Cada punto muestra un asteroide, captado en diferentes momentos de su paso por el cielo.
Fotografía de NASA, JPL-Caltech, UCLA
Ojos infrarrojos en el horizonte
La astronomía infrarroja podría afinar aún más estas observaciones. En la luz infrarroja, el tamaño de los asteroides queda claro: un asteroide grande, por muy reflectante o mate que sea su superficie, siempre brilla más en infrarrojo que uno pequeño, lo que permite calcular con precisión sus dimensiones.
El Near-Earth Object Surveyor de la NASA, un observatorio espacial de infrarrojos dedicado exclusivamente a la caza de asteroides, será lanzado en los próximos años, para entusiasmo de muchos defensores del planeta.
Mientras tanto, los investigadores han descubierto que los filtros infrarrojos especiales del telescopio espacial polivalente James Webb (JWST) también pueden ser utilizados para encontrar pequeños asteroides y determinar con precisión su tamaño. Dado que los telescopios ópticos de luz empiezan a tener dificultades a medida que 2024 YR4 desaparece de la vista, «parece que el JWST sería una solución fantástica», afirma Cristina Thomas, astrónoma e investigadora en defensa planetaria de la Universidad del Norte de Arizona (EE. UU.).
«Los asteroides son mucho más brillantes en el infrarrojo que en el visible a medida que se alejan de la Tierra, por lo que son más fáciles de detectar o rastrear con instalaciones infrarrojas, siendo el JWST la mayor de todas», afirma Julien de Wit, científico planetario del Instituto Tecnológico de Massachusetts.
Los astrónomos (entre ellos Rivkin, Farnocchia, Thomas y de Wit) presentaron rápidamente una propuesta solicitando el uso del JWST para precisar el tamaño de 2024 YR4 y ayudar a garantizar su seguimiento. El 5 de febrero recibieron luz verde, y ahora, el observatorio espacial más caro del mundo pronto se utilizará con fines de defensa planetaria.
La noción de que existe la más mínima posibilidad de que 2024 YR4 pueda ponernos en peligro podría crear cierta ansiedad. Pero gracias a los defensores planetarios de la NASA, la ESA y otros organismos, el mundo nunca ha estado tan a salvo de los asteroides peligrosos. Con una inversión continua en su personal y tecnología, los ocho mil millones de seres humanos seguiremos protegidos durante generaciones.
Este artículo se publicó originalmente en inglés en nationalgeographic.com.
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Fotografía de Solar Dynamics Observatory
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Fotografía de NASA Goddard
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Fotografía de Solar Dynamics Observatory
Una llamarada solar destella en el borde del sol el 10 de septiembre de 2017.
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Fotografía de NASA
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Esta imagen, tomada por el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA, muestra la colorida muerte de una estrella similar a nuestro sol. La estrella está terminando su vida desprendiéndose de sus capas exteriores de gas, que formaban un capullo alrededor del núcleo restante de la estrella. La luz ultravioleta de la estrella moribunda hace que el material brille. La estrella quemada, llamada enana blanca, es el punto blanco del centro. Nuestro Sol acabará quemándose y cubriéndose de escombros estelares, pero no antes de 5000 millones de años. La nebulosa planetaria de esta imagen se llama NGC 2440. La enana blanca del centro de NGC 2440 es una de las más calientes que se conocen, con una temperatura superficial de más de 200 000 grados Celsius. NGC 2440 se encuentra a unos 4000 años-luz de la Tierra, en dirección a la constelación de Puppis. El material expulsado por la estrella brilla con distintos colores según su composición, su densidad y lo cerca que esté de la estrella central caliente. El azul muestra el helio; el azul, el verde, el oxígeno, y el rojo, el nitrógeno y el hidrógeno.
Fotografía de NASA, ESA, and K. Noll (STScI)
Por Liz Kruesi
Publicado 2 ene 2025, 10:46 CET
¿Quién fue Cecilia Payne?
Cecilia Payne nació el 10 de mayo de 1900, en la localidad inglesa de Wendover. Según su autobiografía, durante su adolescencia estudió ciencias y música antes de obtener una beca para asistir al Newnham College de la Universidad de Cambridge en 1919.
Payne estudió inicialmente botánica, pero se cambió a física en su primer año. Aprendió física atómica de Ernest Rutherford, el hombre que descubrió que cada átomo tenía un núcleo cargado positivamente, y de Niels Bohr, que estudió cómo se comportaban los electrones alrededor de ese núcleo positivo.
A finales de ese año, Payne asistió por casualidad a una conferencia de Arthur Eddington en el Trinity College (Irlanda), donde anunció los resultados de su expedición durante el eclipse total de sol de 1919. Captó imágenes de las posiciones de las estrellas, que parecían desplazarse, debido al tirón del Sol sobre su luz estelar, alterando las trayectorias de las luces. Durante aquella conferencia, Eddington confirmó la flamante teoría general de la relatividad de Albert Einstein, y Payne se enamoró de la astronomía.
En 1923 se embarcó rumbo a Estados Unidos para iniciar sus estudios de posgrado en el Harvard College Observatory y en el Radcliffe College de Cambridge (Massachusetts). “Llegó al único lugar donde las mujeres podían triunfar” en astronomía, dice Thom Burns, conservador de fotografías astronómicas del observatorio.
Cuando Payne se incorporó al observatorio, todos los astrónomos y estudiantes eran hombres. También trabajaban en el observatorio entre 10 y 20 mujeres, pero eran las “computadoras”, término utilizado para designar a los ayudantes de laboratorio que realizaban cálculos. En este caso, las mujeres buscaban patrones en la luz de las estrellas y registraban los cambios en las estrellas visibles. Payne, con una beca de posgrado, tenía un papel diferente al de las demás mujeres.
Su mentor, Harlow Shapley, instó inicialmente a Payne a continuar el trabajo de una computadora, Henrietta Swan Leavitt, que se había dado cuenta de que las variaciones en la luz de algunas estrellas podían utilizarse para medir distancias. Pero Payne no estaba interesada en el proyecto de Leavitt. “En su lugar, quería centrarse en las décadas de placas de espectroscopia casi intactas”, dice Burns.
Ninguna institución tenía más de esas placas de emulsión que conservaban las firmas de las estrellas que Harvard. Annie Jump Cannon, otra computadora, había empezado a clasificar estrellas basándose en sus firmas. Payne quería basarse en este trabajo, combinando lo que aprendió sobre el funcionamiento interno de los átomos en Newnham con las recientes teorías científicas de la física y la química, para comprender las estrellas.
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La física de las estrellas
La investigación en física se fue acelerando en aquella época, y los descubrimientos y las teorías científicas comenzaron a viajar por todo el planeta.
Los investigadores habían descubierto el origen de los patrones de las placas espectroscópicas: electrones que cambian de nivel de energía al girar alrededor del núcleo de un átomo, acción que emite o absorbe luz. El color de esa luz era específico de un átomo concreto, lo que significaba que un electrón de un átomo de carbono siempre absorbía o emitía la misma cantidad de luz para alcanzar un estado más rápido o volver a un estado más relajado. Al cabo de unos años, los experimentos determinaron la mayoría de las energías que lanzan a los electrones a diferentes niveles para muchos de los elementos atómicos.
Buscando esas líneas características en los espectros de la luz de las estrellas, los científicos pudieron ver que los colores que faltaban o los espacios vacíos de las placas coincidían perfectamente con los elementos atómicos. Ahora podían identificar los elementos constituyentes. Las estrellas en el cielo mostraban espacios en blanco donde su gas absorbía la energía procedente del horno nuclear que ardía en sus núcleos.
La mayoría de estos estudios de laboratorio se centraron en los elementos neutros. Las estrellas son bolas gigantes de gas presurizado y muy caliente, y nadie había descubierto aún cómo esos extremos podían cambiar los patrones de luz de los distintos elementos.
Payne combinó los conocimientos de la física atómica con una “idea brillante” del físico indio Meghnad Saha, según escribió en su autobiografía. Saha acababa de determinar cómo se comporta un gas a distintas temperaturas y densidades y, en concreto, cómo se mueven los electrones que contiene en ambientes extremos.
Basándose en las altas temperaturas y presiones de las estrellas, Payne calculó las intensidades de las líneas espectrales de la luz estelar en las placas de Harvard. “Las distintas líneas siempre tienen una cierta relación de intensidad entre sí”, explica Frebel. A partir de ahí, Payne pudo calcular la abundancia de los elementos en las estrellas.
El trabajo de Payne demostró que el hidrógeno y el helio (los dos elementos químicos más ligeros) son increíblemente abundantes en las estrellas, mientras que los elementos más pesados son mucho menos frecuentes. También describió el origen de las formas observadas en las líneas: cómo las presiones y temperaturas interiores del material gaseoso afectan a la firma luminosa. Entender esas formas, dice el astrofísico estelar de la Universidad Estatal de Iowa (Estados Unidos) Steven Kawaler, “es esencial para utilizarlas, los espectros, para comprender la dinámica de las atmósferas”. Payne utilizó las líneas de absorción no sólo para las abundancias o las temperaturas, añade, sino para comprender lo que ocurre físicamente en el interior de las estrellas.
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Las estrellas lo son todo
Payne terminó su tesis en 1925, y con ella se doctoró en astronomía en Radcliffe. Al principio, sus contemporáneos se mostraron escépticos. El célebre astrónomo de Princeton (Estados Unidos) Henry Norris Russell, uno de los principales astrónomos estelares de todos los tiempos, fue uno de sus más críticos. Como guiño a sus preocupaciones, escribió sobre el hidrógeno y el helio: “La enorme abundancia derivada para estos elementos en la atmósfera estelar casi con toda seguridad no es real”.
Mientras que el resto del texto rezuma confianza, dice Kawaler, esta afirmación fue una “difusión temporal de un resultado por lo demás muy emocionante.” Sin embargo, sólo cuatro años más tarde, Russell confirmó los hallazgos de Payne.
Este trabajo “nos dio el punto de partida para comprender lo que se mide en espectroscopia estelar”, dice Frebel, que utiliza la luz de las estrellas para buscar las más antiguas. Los descubrimientos de Payne han ayudado a futuros investigadores a reconstruir lo que ocurre bajo la superficie de una estrella a lo largo de su vida, cómo la energía producida en el centro de las estrellas se desplaza a través de sus capas exteriores y cómo las estrellas mueren en explosiones o se desvanecen débilmente en el fondo negro.
“Las estrellas lo son todo”, afirma Joyce. “Todo lo demás que sabemos sobre el universo procede de las estrellas”. National Geografic News. Traducido al español
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