Ilustración de la nave espacial Lucy cerca de un gran asteroide con Júpiter visible en el fondo distante. Crédito: Southwest Research Institute

Observando el parpadeo de una estrella para evaluar los asteroides “troyanos” para la misión Lucy de la NASA

Reunidos cerca de Las Vegas recientemente, decenas de astrónomos se extendieron por toda la región, apuntaron sus telescopios al cielo y esperaron el momento del 20 de octubre en que la luz de una estrella lejana se apagó.

Fue un evento tan minúsculo que hubiera sido fácil perderse. Sin embargo, los datos recopilados en esos pocos segundos contribuirán al éxito de la misión Lucy de la NASA, que se lanzó desde la Estación de la Fuerza Espacial de Cabo Cañaveral en Florida el 16 de octubre.

La estrella pareció parpadear brevemente porque el asteroide Eurybates había pasado frente a ella. Eurybates es uno de los pocos asteroides que Lucy visitará durante los próximos 12 años.

Cuando Eurybates eclipsaba la estrella, un fenómeno que los científicos llaman “ocultación”, una sombra de 64 kilómetros (40 millas) de ancho del tamaño del asteroide que pasó sobre la región. Al expandirse dentro del camino predicho de la sombra a través de Nevada, los astrónomos buscaron medir el ancho de Eurybates hasta varios cientos de pies, o un par de cientos de metros, y determinar su forma. Esta información será utilizada por los investigadores de Lucy para complementar los datos recopilados por el sobrevuelo cercano de Eurybates de la nave espacial Lucy en 2027, que está diseñado para determinar de qué está hecho el asteroide y en qué parte del sistema solar se formó hace miles de millones de años.

¿Por qué ocultaciones?

Una ocultación es cualquier evento en el que un objeto celeste pasa frente a otro, bloqueando el último objeto de la vista del observador. El ejemplo más conocido es un eclipse solar, que ocurre cuando la Luna pasa entre el Sol y la Tierra, bloqueando al Sol de nuestra vista.

“Realmente parece una estrella que acaba de desaparecer”, dijo Marc Buie, director de ciencia de la ocultación de la misión Lucy en el Southwest Research Institute, que tiene su sede en San Antonio. Buie ayudó a coordinar las observaciones de Eurybates en Nevada. “Es algo extraño de ver, pero una ocultación nos brinda información realmente valiosa”.

La observación de ocultaciones es una de las herramientas que tienen los científicos para recopilar información precisa sobre el tamaño y la forma de los destinos objetivo de Lucy, conocidos como asteroides “troyanos” . Estos troyanos están agrupados en dos enjambres que orbitan alrededor del Sol aproximadamente a la misma distancia que Júpiter (aunque están tan lejos de Júpiter como del Sol). Los asteroides troyanos son restos del sistema solar temprano, y los más grandes llevan el nombre de personajes de la mitología griega. La misión Lucy, por primera vez, analizará siete de ellos de cerca, lo que ayudará a los científicos a perfeccionar la teoría de cómo se formaron y terminaron los planetas en sus ubicaciones actuales.

Si bien los científicos pueden detectar asteroides troyanos utilizando poderosos observatorios como el telescopio espacial Hubble de la NASA (y de hecho descubrieron una luna de Eurybates de esta manera en 2018), los asteroides aparecen solo como pequeños puntos de luz, por lo que es un desafío determinar con precisión sus verdaderos tamaños y formas.

“Las ocultaciones son una forma de aprender todo lo que podamos sobre los objetos antes de que Lucy llegue allí, de modo que podamos aprovechar al máximo la breve oportunidad que tendremos cuando la nave espacial esté muy cerca de cada objetivo”, dijo Brian. Keeney, especialista en ocultación de la misión Lucy en el Southwest Research Institute.

Después de que Lucy llegue a cada asteroide, los científicos podrán medir la masa de cada asteroide. Esa información, combinada con datos de tamaño y forma de sobrevuelos, ocultaciones y otras técnicas terrestres, ayudará a revelar la densidad de cada asteroide. La densidad informa a los científicos sobre la composición o si un asteroide está compuesto principalmente de hielo o de roca. Los científicos esperan comparar las composiciones de los asteroides troyanos para averiguar si proceden de la misma o diferentes partes del sistema solar hace unos 4.500 millones de años, y cómo se relacionan los troyanos con otros asteroides del sistema solar.

“Lucy verá la superficie de cada asteroide, pero necesitamos aprender más sobre el interior, que es donde las ocultaciones pueden ayudar”, dijo Keeney.

Ver desaparecer una estrella

Para prepararse para una ocultación, los astrónomos predicen la trayectoria de una sombra a través de la Tierra, basándose en la órbita conocida del asteroide y la posición precisa de la estrella que se ocultará. Luego instalaron docenas de telescopios a lo largo de una línea perpendicular a ese camino y esperaron a que el asteroide eclipsara una estrella específica. Cuentan los segundos que la luz de las estrellas se apaga cuando el asteroide pasa frente a él y luego usan la velocidad conocida del asteroide para calcular su ancho.

Dado que el tiempo de ocultación, y por lo tanto el ancho, es diferente en cada punto de la línea donde están colocados los telescopios, y cada estación del telescopio corresponde a una línea diferente a través del asteroide, los científicos también pueden determinar la forma de la silueta de un asteroide combinando datos de cada uno de los telescopios. Al observar múltiples ocultaciones del mismo asteroide, los científicos pueden capturar diferentes lados del asteroide y combinar sus proyecciones de silueta bidimensional en un modelo de forma tridimensional.

“Las ocultaciones han demostrado ser una técnica excelente para maximizar el rendimiento científico de misiones como Lucy”, dijo Adriana Ocampo, ejecutiva del programa de la misión Lucy con base en la sede de la NASA en Washington.

Las predicciones precisas de las ubicaciones y los tiempos de ocultación futuros se basan en información impecable relacionada con la ubicación de las estrellas y los asteroides. Cuando Buie comenzó a rastrear ocultaciones en la década de 1980, los datos disponibles lo dejaron con grandes áreas de incertidumbre, lo que significa que su equipo podría terminar millas fuera de la sombra de un asteroide. Para capturar una ocultación de un asteroide de 10 millas (20 kilómetros) de ancho, por ejemplo, Buie habría extendido los telescopios a lo largo de un camino de 190 millas (300 kilómetros). Hoy, esa área es seis veces más pequeña.

Las predicciones de los astrónomos han mejorado drásticamente gracias al satélite Gaia del Hubble y de la ESA (Agencia Espacial Europea), que ayudan a precisar las ubicaciones precisas de casi 2 mil millones de estrellas. Además, las trayectorias de los asteroides objetivo de movimiento rápido de Lucy se monitorean y refinan constantemente utilizando telescopios terrestres y ocasionalmente Hubble.

Cómo atrapar una ocultación

Buie llama a los eventos de ocultación “mega campañas”, ya que requieren grandes equipos, predicciones de ubicación precisas para cada telescopio y muchos telescopios para una recopilación de datos exitosa. En Nevada, por ejemplo, astrónomos profesionales y aficionados de todo el país, incluidos profesores y estudiantes de secundaria, utilizaron 37 telescopios para observar a Eurybates.

Pero las ocultaciones ocurren en todo el mundo , desde Argentina hasta Sudáfrica, Senegal y España. Buie y otros científicos de Lucy deben coordinar el viaje a estos destinos, encontrar voluntarios de observación localmente y capacitarlos.

“Las ocultaciones proporcionan un importante factor de colaboración internacional de avance científico para el bien de la humanidad, la emoción, el compromiso y la inspiración, que es el núcleo de la misión de la NASA”, dijo Ocampo, quien participa en campañas de observación.

Además de los desafíos logísticos de organizar campañas de ocultación, los científicos deben lidiar con un clima impredecible. Las campañas exitosas dependen de cielos despejados. Mientras los observadores esperaban la ocultación de Eurybates en Nevada, vieron nubes moviéndose hacia ellos.

“Si esa ocultación de Eurybates hubiera sido una hora más tarde, nadie habría visto nada”, dijo Buie. “Las nubes nos habrían borrado”.

El equipo continuará observando ocultaciones hasta el último sobrevuelo de Lucy del asteroide troyano Patroclus en 2033, incluso con mal tiempo.

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