Es una convención astronómica bien conocida que la Tierra tiene un solo satélite natural, que se conoce (algo poco creativo) como "la Luna". Sin embargo, los astrónomos han sabido durante poco más de una década que la Tierra también tiene una población de lo que se conoce como "lunas transitorias". Estos son un subconjunto de objetos cercanos a la Tierra (NEO) que son recogidos temporalmente por la gravedad de la Tierra y asumen órbitas alrededor de nuestro planeta.
Según un nuevo estudio realizado por un equipo de astrónomos finlandeses y estadounidenses, estos orbitadores capturados temporalmente (TCO) podrían estudiarse con el Gran telescopio de estudio sinóptico (LSST) en Chile, que se espera que esté operativo para 2020. Al examinar estos objetos Con el telescopio de próxima generación, los autores del estudio argumentan que podemos aprender mucho sobre los NEO e incluso comenzar a realizar misiones en ellos.
El estudio, que apareció recientemente en la revista. Ícaro, fue dirigido por Grigori Fedorets, un estudiante de doctorado del departamento de física de la Universidad de Helsinki. Se le unieron físicos de la Universidad Tecnológica de Luleå, el Instituto de Investigación Intensiva de Datos en Astrofísica y Cosmología (DIRAC) de la Universidad de Washington y la Universidad de Hawai.
El concepto de TCO se postuló por primera vez en 2006 después del descubrimiento y caracterización de RH120, un objeto que mide de 2 a 3 metros (6.5 a 10 pies) de diámetro que normalmente orbita alrededor del Sol. Cada veinte años más o menos, se acerca al sistema Tierra-Luna y es capturado temporalmente por la gravedad de la Tierra.
Las observaciones posteriores de los NEO, como el asteroide 1991 VG y el meteorito EN130114, agregaron más peso a esta teoría y permitieron a los astrónomos imponer restricciones a las poblaciones de TCO. Esto llevó a la conclusión de que los satélites capturados temporalmente vienen en dos poblaciones. Por un lado, hay TCO, que hacen el equivalente de al menos una revolución alrededor de la Tierra mientras son capturados.
En segundo lugar, hay sobrevuelos capturados temporalmente (TCF), que hacen el equivalente a menos de una revolución durante la captura. Según Fedorets y sus colegas, estos objetos son un objetivo atractivo para la investigación y el encuentro con naves espaciales, ya sea en forma de misiones del tamaño de CubeSat o naves espaciales más grandes que podrían llevar a cabo misiones de retorno de muestra.
Para empezar, el estudio de estos objetos permitiría a los astrónomos restringir el tamaño y la frecuencia de los NEO que varían en tamaño desde 1/10 de un metro a 10 metros de diámetro, que no se conocen bien. Por lo general, estos objetos son demasiado pequeños y demasiado débiles para que la mayoría de los telescopios y técnicas puedan observarlos de manera efectiva.
Supervisar y estudiar esta clase especial de NEO es donde entra en juego el LSST. Debido a su alta resolución y sensibilidad, se espera que el LSST se convierta en una de las principales instalaciones para el descubrimiento de NEO y objetos potencialmente peligrosos que de otro modo serían muy difíciles de detectar. Como Fedorets le dijo a Space Magazine por correo electrónico:
“[E] ven para LSST, la gran mayoría de las lunas transitorias serán demasiado débiles para descubrir. Sin embargo, será la única encuesta capaz de descubrir lunas transitorias de manera regular ... Las características de LSST que son particularmente adecuadas para la detección de TCO incluyen: un gran campo de visión; magnitud límite V = 24.7, que permite la detección de objetos débiles; modo operativo con observaciones consecutivas y un seguimiento rápido del mismo campo inicialmente en la misma noche, lo que ayuda a identificar objetos arrastrados que se mueven rápidamente ".
Una vez que esté en funcionamiento, el telescopio LSST realizará una encuesta de 10 años que abordará algunas de las preguntas más apremiantes sobre la estructura y la evolución del Universo. Estos incluyen los misterios de la materia oscura y la energía oscura y la formación y estructura de la Vía Láctea. También dedicará tiempo de observación al Sistema Solar con la esperanza de aprender más sobre poblaciones de planetas menores y NEO.
Para determinar cuántos TCO detectará el LSST, el equipo realizó una serie de simulaciones. Su trabajo se basa en un estudio previo realizado en 2014 por el Dr. Bryce Bolin de Caltech y sus colegas, donde evaluaron las instalaciones astronómicas actuales y de próxima generación. Fue este estudio el que indicó cómo el LSST sería extremadamente efectivo en la detección de lunas transitorias.
Para su estudio, Fedorets reconsideró el trabajo de Bolin y realizó su propio análisis. Como lo describió:
“[Una] población sintética de lunas transitorias se ejecutó a través de la simulación de puntería LSST. El análisis inicial mostró que el Sistema de procesamiento de objetos en movimiento de LSST podía reconocer solo tres objetos en cuatro años (cadencia de tres detecciones en un período de 15 días). Esto parecía [como] un número pequeño, por lo que realizamos análisis adicionales. Seleccionamos todas las observaciones con al menos dos observaciones y realizamos la determinación de la órbita y la vinculación orbital con métodos alternativos a MOPS. Este tratamiento especial aumentó el número de candidatos a la luna transitoria observables en un orden de magnitud ".
Al final, Fedorets y su equipo concluyeron que usar el LSST y el moderno software de identificación automática de asteroides, también conocido como. un sistema de procesamiento de objetos en movimiento (MOPS): se puede descubrir un TCO una vez al año. Esa tasa podría aumentarse a un TCO cada dos meses si se desarrollan herramientas de software adicionales específicamente para la identificación de TCO que podrían complementar un MOPS de referencia.
En última instancia, el estudio de los TCO será beneficioso para los astrónomos por varias razones. Para empezar, existe una brecha entre el estudio de asteroides más grandes y bólidos más pequeños, pequeños meteoritos que se queman regularmente en la atmósfera de la Tierra. Los que se encuentran en el medio, que generalmente miden entre 1 y 40 metros (~ 3 a 130 pies) de diámetro, actualmente no están bien restringidos.
"Las lunas transitorias son una buena población para restringir ese rango de tamaño, ya que en esos rangos de tamaño deberían aparecer regularmente y ser detectados con LSST", dice Fedorets. “Además, los TCO son objetivos sobresalientes para las misiones [in-situ]. Han sido entregados "gratis" a las proximidades de la Tierra. Por lo tanto, se requiere una cantidad relativamente pequeña de combustible para alcanzarlos. Las misiones potenciales podrían diseñarse como misiones de sobrevuelo in situ (por ejemplo, de la clase CubeSat), o como primeros pasos en la utilización de recursos de asteroides ".
Otro beneficio del estudio de estos objetos es cómo ayudarán a los astrónomos a comprender mejor los objetos potencialmente peligrosos (PHO). Este término se usa para describir asteroides que cruzan periódicamente la órbita de la Tierra y presentan un riesgo de colisión. Si bien tienen características de observación similares a las de los TCO, se pueden discernir basándose solo en sus órbitas.
Por supuesto, Fedorets enfatizó que si bien las TCO pasan meses en órbitas geocéntricas, una posible misión para estudiar una de ellas tendría que ser de naturaleza de respuesta rápida. Afortunadamente, la ESA está desarrollando una misión de este tipo en forma de su "Cometa Interceptor", que se lanzará a una órbita de hibernación estable y se activará una vez que un cometa o asteroide entre en la órbita de la Tierra.
Una mayor comprensión de los satélites temporales de la Tierra, los objetos potencialmente peligrosos y los asteroides cercanos a la Tierra es simplemente uno de los muchos beneficios que se esperan de los telescopios de próxima generación como el LSST. Estos instrumentos no solo nos permitirán ver más allá y con mayor claridad (ampliando así nuestro conocimiento de nuestro Sistema Solar y el cosmos), sino que también podrían ayudarnos a garantizar nuestra supervivencia a largo plazo como especie.
