revista de divulgación del Instituto de Astrofísica de Andalucía

El Moby Dick de...

Asteroides activados

En 1979 se descubrió un objeto en el cinturón principal de asteroides que se denominó 1979 OW7, uno más de los objetos con tamaño superior a un kilómetro que existen en el cinturón (se estima que puede haber entre uno y dos millones). Sin embargo, en uno de sus acercamientos al perihelio, en 1996, este objeto mostró, además de una intensa condensación asociada al asteroide propiamente dicho, un fina cola similar a las que muestran los cometas cuando emiten polvo y gas. Este descubrimiento, realizado por Eric Elst y Guido Pizarro, junto con otros similares más recientes, ha llevado a considerar a estos asteroides como una nueva clase de objetos, una especie de híbrido entre asteroide, por sus características orbitales, y cometa,  por la actividad que presentan. Se les suele denominar, generalmente, asteroides activados o "main-belt comets", aunque en este caso se suele uno referir a aquellos objetos de esta clase que muestran un comportamiento cometario en el sentido de repetir el ciclo de actividad cuando se acercan al perihelio, y que se mantienen activos durante un periodo relativamente largo (del orden de varios meses seguidos), como es precisamente  el caso del objeto descubierto por Elst y Pizarro. A partir de los recientes programas de seguimiento de asteroides cercanos a la Tierra (NEOs), tales como LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research), Catalina Sky Survey o Pan-STARRS, se han descubierto hasta la fecha unos quince objetos de este tipo.  
Una de las características más notables de estos objetos es la aparente variedad de mecanismos de activación que pueden dar lugar a la emisión de polvo y, en general, la estabilidad de sus órbitas, que implica que en su mayoría son nativos del cinturón principal. Entre los mecanismos que pueden activar un asteroide se encuentran la sublimación de hielos, la eyección de polvo por impacto con otro objeto, la rotura por exceso en la velocidad de rotación o la fractura por dilatación térmica, además de una combinación de ellos. Como ya se ha mencionado, la sublimación de hielos cuando el objeto se acerca al perihelio podría dar lugar a la presencia de una coma o cola durante un tiempo prolongado. Sin embargo, en ninguno de los casos se ha detectado con fiabilidad ningún gas que pudiera confirmarlo. Hay que destacar, por otra parte, que la magnitud visual de estos objetos, que normalmente son de un tamaño de un kilómetro o menor, está casi siempre en el dominio V>19, lo que hace que las mediciones espectroscópicas sean realmente dificultosas con telescopios de medio o incluso gran tamaño. En los demás casos de activación mencionados no se espera que haya emisión gaseosa a niveles detectables, a no ser que la sublimación de hielos tenga lugar en combinación con esos otros mecanismos, al quedar los hielos que puedan existir en el interior del asteroide expuestos a la radiación solar.
Arriba izda: observaciones de 311P con el HST en dos épocas diferentes. Dcha: nuestras simulaciones, que indican una rotura rotacional. Las tres imágenes inferiores corresponden a las observaciones con GTC de P/2016 G1.

Una sorprendente colección de objetos

En el año 2010, tras el descubrimiento de uno de estos objetos (P/2010 A2), iniciamos una colaboración con un grupo de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias para la realización de observaciones con el Gran Telescopio Canarias (GTC) y la elaboración de modelos de eyección de polvo con objeto de determinar sus propiedades físicas y, sobre todo, sus mecanismos de activación. Nosotros teníamos ya una experiencia previa en la modelización de colas de polvo a partir de modelos de tipo Monte Carlo, con los que habíamos caracterizado un buen número de colas cometarias y su evolución temporal, en particular aplicados al caso de 67P/Churyumov-Gerasimenko, objetivo de la misión Rosetta. Desde entonces, hemos observado y analizado doce de estos objetos, cada uno con sus características físicas propias y una morfología tremendamente diversa. Entre estos hay dos realmente excepcionales por su singular aspecto: 311P y P/2016 G1, el más reciente descubierto. El asteroide 311P, que fue observado con el GTC y con el telescopio espacial Hubble (HST), mostró un aspecto multi-cola, que interpretamos con nuestro modelo como el producto de una rotura rotacional por efecto YORP (disminución del periodo de rotación por emisión infrarroja), que va produciendo emisiones episódicas de polvo en diferentes momentos asociados a las diferentes colas (imagen). El más reciente, el P/2016 G1, muestra una morfología completamente distinta, con una cabeza en forma de C invertida y una pequeña extensión hacia el oeste, y las ausencias tanto de una condensación central que pudiera atribuirse a un núcleo como de otros fragmentos (imagen). Con nuestro modelo interpretamos que podría ser resultado de un impacto y posterior destrucción de los dos objetos en colisión, que no dejó fragmentos mayores de cincuenta metros, nuestro límite de detección. Posteriormente observamos este objeto con el HST, en cuyas imágenes, de resolución espacial superior, tampoco llegamos a observar ninguna condensación. Esto es realmente llamativo, ya que en todos los casos anteriores sí que se habían visto fragmentos. Estamos frente a una sorprendente colección de objetos, cada uno con sus propias peculiaridades físicas. En los próximos años seguiremos con este programa, intentando observar y analizar el máximo número posible de objetos para incrementar la estadística y establecer los mecanismos de activación, a la vez que intentando propugnar una misión espacial para el estudio in situ de uno de estos extraordinarios objetos, en particular de los que repiten actividad en cada ciclo orbital.

 

Fernando Moreno (IAA-CSIC)

Realizó su tesis doctoral en el IAA, para la caracterización de los aerosoles presentes en las atmósferas de Júpiter y Saturno. Tras una estancia postdoctoral en el Jet Propulsion Laboratory (EEUU), regresó al IAA. Su participación en la misión Rosetta (instrumentos OSIRIS y GIADA) implicó un cambio de línea hacia el estudio de las propiedades del polvo cometario.