Articles

Un asteroide provinent d’una estrella llunyana visita el Sistema Solar

Crèdits
NASA
Tipus
Monogràfics
A càrrec de
Jordi Miralda, ICREA-ICCUB
Data
Idioma
CA

El  Sistema  Solar  acull  un  gran  nombre  d’asteroides.  La  majoria  orbiten  entre  les  `orbites  de  Mart  i Ju´piter.  El primer asteroide va ser descobert el 1801; el 1900 ja se’n coneixien prop de 500, i actualment les t`ecniques modernes per cartografiar l’espai han perm`es descobrir-ne centenars de milers.  Un dels telescopis que s’ocupa d’explorar el cel, prenent imatges d’`arees extenses de forma frequ¨ent i buscant el rastre llumin´os  que  deixa  un  asteroide  en  moviment,  ´es el  PANSTARRS  1,  situat  a  Hawaii.   El  20  d’octubre el PANSTARRS va detectar un dels molts asteroides que es descobreixen cada dia,  per`o aquest concretament presentava un comportament molt peculiar i diferent de tots els altres: a mesura que s’obtenien observacions per determinar-ne l’`orbita,  quedava clar que el nou asteroide es movia molt m´es de pressa que qualsevol altre objecte conegut del Sistema Solar.  Aquest moviment tan r`apid significava que aquest nou  asteroide, anomenat  A/2017  U1,  no  era  un  objecte  del  Sistema  Solar,  sin´o  que  venia  d’una  altra estrella.

Tots els objectes del Sistema Solar es mouen en `orbites el·líptiques, com va enunciar Kepler per primer cop al segle XVI. Aquest fet ´es el resultat del seu moviment sota l’atracci´o gravitat`oria del Sol, tal com va explicar Isaac Newton.  A una certa dist`ancia del Sol, hi ha una velocitat m`axima a la qual pot moure’s un  objecte  que  segueixi  una  traject`oria  el l´ıptica.   Si  es  mogu´es  m´es  de pressa,  hauria  de  seguir  una hip`erbole,  una  traject`oria  diferent  que  no ´es  tancada  i  que  implica  que  l’objecte  s’escapar`a  del  Sistema Solar.

L’Asteroide A/2017 U1 ´es el primer objecte que s’ha observat movent-se en una `orbita hiperb`olica al voltant del Sol. Va arribar al Sistema Solar provinent de l’espai interestel·lar, amb una velocitat de 26 quil`ometres  per  segon.  En  apropar-se  al  Sol  es  va  accelerar,  assolint  els  87  quil`ometres  per  segon  en  la seva m`axima aproximaci´o el 9 de setembre, quan es va acostar m´es a prop del Sol que el planeta Mercuri. En el seu cam´ı de sortida es va apropar a la Terra durant el mes d’octubre, cosa que el va fer m´es f`acilment visible i va permetre que fos descobert pel PANSTARRS. Tot i així  les reduïdes dimensions de l’objecte, de  nom´es  400  metres  de  di`ametre,  fan  que  s’observi  nom´es  com  un  punt  de  llum  molt  feble  i  dif´ıcil  de detectar fins i tot en el tram del seu recorregut m´es proper a la Terra.  Actualment s’est`a allunyant, en el seu camí de retorn cap a la fredor de l’espai interestel·lar on probablement s’hi va estar milers de milions d’anys abans de topar per casualitat amb el Sistema Solar.

Els astr`onoms han estat pensant durant molts anys que, si la majoria de les estrelles de la Via L`actia formessin sistemes planetaris al seu voltant d’una manera semblant a com els planetes es van formar al  voltant  del  Sol,  molts  petits  asteroides  haurien  d’haver  estat  llan¸cats  a  l’espai  durant  el  proc´es  de formaci´o  planet`aria.   Al  voltant  d’estrelles  joves  s’han  observat  discs  dgas  i  pols  protoplanetaris,  on creiem  que  els  grans  de  pols  es  van  ajuntant  gradualment  per  formar  cossos  m´es  grans  fins  a  arribar  a ser  asteroides.   La  cont´ınua coalesc`encia  d’aquests  asteroides  portaria  finalment  a  la  formaci´o  de  planetes  m´es  grans,  com  la  Terra.   Per`o  el  descobriment  d’una  `amplia  diversitat  de  planetes  al  voltant  de moltes  estrelles  ha  mostrat  en  els  u´ltims  anys  que  la  majoria  de  sistemes  planetaris  tenen  un  aspecte for¸ca diferent al del nostre Sistema Solar:  sovint trobem planetes tan massius com Júpiter situats molt a prop de les seves estrelles. Aquests planetes extremadament massius no poden estar fets de material roc´os,  sin´o  que  estan  fets  majorit`ariament  d’hidrogen  gas´os,  i  s’han de  formar  lluny  de  l’estrella,  on  el gas  hidrogen  pugui  ser  acretat.   Per  aquest  motiu  els  astrof´ısics  han  fet  la  hip`otesi  que  aquests  plan- etes massius s’han traslladat des d’`orbites llunyanes en un proc´es anomenat ‘migraci´o radial’, situant-se finalment en petites `orbites prop de les seves estrelles (sovint m´es a prop del que es troba Mercuri del Sol).

La  migraci´o  radial  de  planetes  massius  la  pot  produir  la  interacci´o  entre  material  del  disc  proto- planetari i el planeta. A mesura que el gas, la pols i les roques en el disc s’apropen al planeta massiu, l’esparciment  gravitacional  d’aquest  material  condueix  a  la  p`erdua  d’energia  del  planeta  i  el  seu  despla¸cament cap a l’estrella, mentre que els objectes dispersats guanyen energia i es mouen cap enfora.  De fet, algunes de les petites roques o asteroides que interactuen amb el planeta poden rebre grans batzegades per canviar la velocitat,  i ser directament expulsats del camp d’atracci´o gravitat`oria de la seva estrella. D’aquesta forma, molts petits asteroides poden convertir-se en rodamóns interestel·lars.

Aquest ´es l’origen que sembla m´es probable per l’asteroide d’`orbita hiperb`olica que s’acaba de descobrir: possiblement es va formar al voltant d’una de les cent mil milions d’estrelles que poblen el disc de la nostra gal`axia, quan la seva estrella progenitora era molt jove i estava envoltada per un disc protoplanetari que  contenia  un  gran  nombre  d’asteroides  i  en  qu`e  els  planetes  es formaven  i  migraven  radialment.  De fet, aquest asteroide, malgrat haver-se acostat molt al Sol, no s’ha transformat en cometa per evaporaci´o de gels en una cua comet`aria, i per tant hauria d’haver sigut expulsat des de regions properes a l’estrella, on la calor impedeix la condensaci´o de gels i fa que els asteroides continguin u´nicament material roc´os.

Al  llarg  dels  10  mil  milions  d’anys  d’hist`oria  de  la  Via  L`actia,  les  estrelles  s’han  anat  formant  en  el seu  disc  a  un  ritme  m´es  o  menys  constant,  i  per  tant  aquest  asteroide  pot haver estat  expulsat  de  la seva  estrella  progenitora  en  qualsevol  moment  aleatori  dels  u´ltims  10  mil  milions  d’anys.   L’estrella  de la qual prov´e probablement es troba molt lluny de nosaltres en aquest moment, i l’asteroide segurament s’ha  passat  milers  de  milions  d’anys  en  la  solitud  de  l’espai  interestel·lar,  tot  orbitant  v`aries  vegades  al voltant de la nostra Gal`axia.  Aquesta hist`oria ´es consistent amb la velocitat de 26 quil`ometres per segon a la qual l’asteroide s’estava movent quan es va apropar al Sol:  ´es la t´ıpica difer`encia de velocitats entre estrelles ve¨ınes pertanyents al disc de la nostra Gal`axia.

Quina probabilitat hi ha que un asteroide perdut entre els estels s’apropi tant a la Terra com s’ha acostat  A/2017  U1?   La  resposta  dep`en  de  quants  d’aquests  asteroides  s´on  llan¸cats  a  l’espai  per  cada estrella  al  llarg  del  seu  per´ıode  de  vida.   Lestimaci´o  m´es  optimista  que  podem  fer ´es  que  cada  estrella de  la  Via  L`actia  es  va  formar  amb  un  disc  protoplanetari  que  contenia  una  massa  semblant  a  la  de la  pr`opia  estrella,  i  que  tota  la  pols  continguda  en  aquesta  massa  va  formar  asteroides.   Si  una  gran part d’aquests asteroides poden acabar essent expulsats a l’espai interestel·lar per planetes tipus Ju´piter durant  el  proc´es  de  migraci´o,  es  podria  estimar  que  uns  1015   asteroides  semblants  al  A/2017  U1  serien  expulsats  per  cada  estrella.   Amb  una  poblaci´o  total  de  1011   estrelles  a  la  Via  L`actia,  podr´ıem tenir  uns  1026   asteroides  errants  amb  un  di`ametre  de  m´es  de  400  metres  orbitant  pel  disc  de  la  Via L`actia.  Aquest  nombre  d’asteroides  interestel·lars  implicaria  que,  en  un  moment  qualsevol,  n’hi  hauria uns quants passant dins de l`orbita de Saturn (o una dist`ancia del Sol 10 cops m´es gran que l’`orbita de la Terra). Aquests objectes serien extremadament difícils de detectar si no s’acosten molt a la Terra, i amb aquestes quantitats, potser nom´es un asteroide cada 30 anys s’aproparia tant com ho ha fet el A/2017 U1.

El  descobriment  d’aquest  asteroide  en  una  `orbita  hiperb`olica  t´e,  per  tant,  implicacions  profundes: primer, per tal que la probabilitat de topar-se amb aquest objecte sigui raonable, la majoria d’estrelles haurien d’expulsar cap a l’espai una enorme quantitat d’asteroides, amb una massa total de material roc´os  semblant  al  contingut  actual  en  tots  els  planetes  del  Sistema  Solar;  segon,  si  podem  millorar  la nostra  capacitat  de  rastreig  per  buscar  asteroides  m´es  febles  que  passen  pel  Sistema  Solar,  n’haur´ıem de descobrir molts m´es.  De fet, s’espera una gran millora en la nostra capacitat per detectar asteroides febles movent-se a gran velocitat quan el Large Synoptic Survey Telescope (LSST) comenci a observar tot el cel cada 4 dies, amb una sensibilitat per detectar objectes que s´on 30 vegades menys brillants que l’asteroide A/2017 U1 quan estava m´es proper a nosaltres.

La possibilitat d’explorar en detall aquests asteroides visitants provinents d’altres estrelles ´es del tot fascinant.   La  naturalesa  ens  ofereix  una  oportunitat  fant`astica  per  examinar  la  composició  del  material  roc´os  que  hi  ha  en  altres  estrelles  per  fer  planetes.  Visitar  directament  sistemes  planetaris  d’altres estrelles  no  ´es  factible  amb  la  tecnologia  actual,  ateses  les immenses  dist`ancies  que  ens  separen  de  les estrelles m´es properes, per`o podem estudiar aquests petits cossos provinents d’altres sistemes planetaris que estan visitant el nostre Sistema Solar. En un futur, podem concebre posar naus espacials orbitant el Sol en `orbites molt el·líptiques des de les quals, tan aviat com es detecta un asteroide interestel·lar, es pugui canviar d’`orbita per tal d’apropar-se a l’asteroide, llan¸car-hi un objecte dur i recollir una mostra de pols de l’asteroide que es desprendria despr´es de la col lisi´o a gran velocitat,  i emportar-nos de tornada cap a la Terra la pols per tal d’analitzar-la en detall. Ens obriria una oportunitat fascinant d’aprendre sobre les variacions en la composici´o de cada element i els seus is`otops, i la formaci´o de planetes al voltant d’altres estrelles.

Mentre l’asteroide A/2017 U1 continua el seu cam´ı m´es enll`a de la Terra i del Sistema Solar, nom´es podem esperar l’apassionant ci`encia que vindr`a amb el nou camp de l’astronomia que s’ha estrenat amb aquest descobriment:  la distribuci´o espacial i la composici´o dels rodamóns interestel·lars.

 


Sobre l'autor

El Jordi Miralda és professor ICREA, astrònom i director científic de l'Institut de Ciències del Cosmos. Doctor en Astrofísica per la Universitat de Princeton, va retornar a Catalunya com a professor ICREA l'any 2005. La seva recerca està centrada principalment en el camp de l'astrofísica teòrica, i pretén donar explicacions físiques sobre els fenòmens que observem a l'Univers. Tot i que els seus interessos engloben des de la formació de galàxies fins a la composició de l'Univers o la formació dels forats negres massius, durant els últims anys ha centrat els seus esforços en estudiar la distribució a gran escala del gas intergalàctic a través dels sondeigs de quásars. Actualment, investiga sobre les tècniques que indaguen en la naturalesa de la matèria fosca.

Activitats i Notícies relacionades

Cartell d'Els orígens de l'Astrofísica
Els orígens de l'astrofísica

L'astrofísica va començar quan les observacions de l'astronomia van poder ser interpretades segons les lleis físiques que regeixen els estels i altres objectes de l'Univers.

A càrrec de
Jordi Miralda, ICREA-ICCUB
Lloc
Conferències
Obert a tots els públics

Materials relacionats

Articles
L’obra lul·liana i la ciència moderna. Una revisió crítica sobre el pensament de Ramon Llull.
Ramon Llull creia que posseïa un mètode general, basat en la raó i no només en la fe, per trobar la veritat en qualsevol branca del saber, que podia aplicar-se de forma mecànica i infal·lible. Però l’aplicació pràctica d’aquest mètode que ell va anomenar «Art» no queda mai clara en la seva obra, ni en la forma com Llull arriba a les seves conclusions. La seva proposta és en realitat molt confusa, perquè Llull sempre va considerar que la il·luminació i la inspiració en Déu eren la principal font del saber, sense deixar mai clara la frontera entre raó i fe en el seu pensament. És en aquest context de l’Art de Ramon Llull que se li han atribuït uns mèrits i un impacte sobre el desenvolupament de la lògica i la ciència fins a l’actualitat que considero discutibles i, en alguns casos, molt exagerats (s’ha arribat a anomenar Llull precursor de la informàtica).
Autor
Jordi Miralda, ICREA-ICCUB
Font
Revista Mètode
Idioma
CA