revista de divulgación del Instituto de Astrofísica de Andalucía

Deconstrucción

Impactos en la luna

Las primeras observaciones sistemáticas de estos eventos con este tipo de equipamiento fueron llevadas a cabo desde el Instituto de Astrofísica de Andalucía en 1997
Por por José María Madiedo (Universidad de Huelva)

LA LUNA, UN DETECTOR GIGANTE
En diciembre de 1972, el astronauta de la misión Apolo 17 Harrison Schmitt afirmó haber visto un destello de luz sobre la superficie de la Luna mientras orbitaba nuestro satélite natural. Se cree que ese destello pudo deberse al impacto de una roca del enjambre de meteoroides de las Gemínidas, pues esta lluvia de meteoros originada por el asteroide Faetón se encontraba activa en la Tierra en aquel momento. Y es que los enjambres de partículas desprendidas de asteroides y cometas afectan simultáneamente a la Tierra y a la Luna, pues la sección transversal de estos “tubos meteóricos” es superior a la distancia que separa ambos orbes. En el caso de la Tierra, los meteoroides impactan contra la atmósfera a velocidades comprendidas entre doce y setenta y dos kilómetros por segundo. En estas condiciones, el choque contra las moléculas del aire eleva bruscamente la temperatura de la superficie del meteoroide hasta varios miles de grados centígrados, de forma que tanto las moléculas que forman parte de la partícula como las del aire que chocan contra ella emiten energía, observándose entonces el fenómeno luminoso denominado meteoro. En ese proceso, el meteoroide pierde masa al adentrarse en la atmósfera, pues se funde y evapora parte del material, de forma que este se desprende y forma una columna de gas ionizado alrededor de la partícula. En la mayoría de los casos el meteoroide se destruye completamente en la atmósfera, sin alcanzar el suelo. Solo cuando el meteoroide es lo suficientemente grande y resistente, una parte del material sobrevive e impacta en el suelo en forma de meteorito.
Pero la Luna carece de atmósfera que la proteja de los impacto, por lo que hasta las partículas de menor tamaño chocan contra la superficie lunar y producen un cráter. Lo que sucede en este caso es que parte de la energía cinética del meteoroide se convierte en luz cuando la partícula colisiona a gran velocidad contra el suelo. Así, los destellos producidos por el impacto de meteoroides nos permiten estudiar el entorno meteórico del sistema Tierra-Luna utilizando la Luna como un gran detector que nos proporciona información sobre la frecuencia de estas colisiones. El análisis de estos destellos permite estimar el flujo de materia interplanetaria que impacta contra la Luna, y este valor puede escalarse para obtener el flujo de impactos contra la Tierra. También es importante destacar que los impactos contra la Luna se producen en régimen de hipervelocidad, a varias decenas de kilómetros por segundo. Y, por tanto, el análisis de los destellos de impacto registrados en la Luna nos permite estudiar la física de estas colisiones, dado que estas velocidades no pueden conseguirse en la actualidad en ningún laboratorio.
Los destellos de impacto suelen ser tenues y muy breves: generalmente su duración es de varias centésimas de segundo y su brillo máximo está comprendido entre las magnitudes siete y once. Estos eventos pueden detectarse mediante telescopios ubicados en tierra empleando cámaras de alta sensibilidad. Los telescopios deben apuntar a la zona nocturna del disco lunar, para que así los destellos puedan resaltar sobre un suelo lunar oscuro. Se necesita utilizar, al menos, dos telescopios monitorizando simultáneamente la misma zona, para distinguir los destellos producidos por impactos de meteoroides de otros fenómenos que generan falsos positivos, como los reflejos de la luz solar en basura espacial y satélites situados entre la Tierra y la Luna, o el efecto de los rayos cósmicos sobre el sensor de las cámaras. Las primeras observaciones sistemáticas de estos eventos con este tipo de equipamiento fueron llevadas a cabo desde el Instituto de Astrofísica de Andalucía en 1997. Así, en 1999 investigadores del IAA detectaron por primera vez destellos de impacto coincidiendo con la gran lluvia de meteoros de las Leónidas de ese año. Y posteriormente se identificaron destellos de impacto durante el período de máxima actividad de varios enjambres de meteoroides, como por ejemplo las Perseidas, así como destellos de origen esporádico, mucho más raros. La técnica desarrollada por el IAA fue adoptada en el año 2005 por un grupo de investigadores de la NASA, y en el año 2017 comenzó a ser utilizada por el proyecto NELIOTA de la ESA.

EL PROYECTO MIDAS

El equipo del investigador José Luis Ortiz, del IAA, en colaboración con José María Madiedo, de la Universidad de Huelva, están llevando a cabo desde el año 2009 un proyecto conjunto para la detección de destellos de impacto en la Luna. Este proyecto fue bautizado con el nombre de MIDAS (Moon Impacts Detection and Analysis System) y comenzó a desarrollarse desde nuestro observatorio situado en Sevilla, utilizando varios telescopios cuyo diámetro oscila entre once y catorce pulgadas. En 2012 este sistema se amplió, poniéndose en funcionamiento un telescopio adicional de cuarenta centímetros de diámetro en el Complejo Astronómico de La Hita (Toledo). Y en el año 2015 entraron en funcionamiento dos telescopios de catorce pulgadas ubicados en el observatorio de La Sagra.
A lo largo de estos años han sido varios los hitos que se han logrado en el marco de este proyecto. Entre ellos destacan el desarrollo de una técnica para determinar el origen de los meteoroides que impactan contra la Luna, la primera medición de la temperatura de estos impactos y el registro del mayor destello de impacto grabado y confirmado hasta la fecha.

EL GRAN IMPACTO DEL 11 DE SEPTIEMBRE DE 2013

El 11 de septiembre de 2013 dos telescopios del proyecto MIDAS detectaron un destello inusualmente largo y brillante en el Mar de las Nubes. Con una duración superior a ocho segundos y un brillo similar al de la estrella Polar, este evento se convertiría en el destello producido por el mayor impacto sobre la Luna del que se hayan tomado imágenes hasta la fecha. De hecho, en teoría habría podido verse incluso a simple vista desde la Tierra, sin necesidad de instrumentos ópticos. Los cálculos indican que la energía del impacto fue equivalente a la explosión de quince toneladas de TNT y que el meteoroide tenía una masa de unos cuatrocientos cincuenta kilos. También se estimó que el cráter producido por esta colisión tendría un diámetro de unos cuarenta metros. La localización de este cráter se convirtió en objetivo de la misión LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter), que obtuvo imágenes del mismo mediante un sistema de tres cámaras denominado LROC (Lunar Reconnaissance Orbiter Camera). Las fotografías mostraron que los escombros producidos durante la excavación del cráter fueron lanzados a más de quinientos metros del punto de impacto. Además, se daba la circunstancia de que el cráter se encontraba a tan sólo dos kilómetros de la posición prevista por MIDAS, algo que sorprendió a los responsables de esta misión espacial.

TEMPERATURA

Gracias a observaciones realizadas simultáneamente en el visible y en el infrarrojo, MIDAS se convirtió en el primer proyecto en medir la temperatura que alcanza la columna de escombros generada al impactar los meteoroides contra la Luna. El primer destello para el que se consiguió realizar esta medición se registró el 25 de marzo de 2015 en las proximidades del cráter Copérnico. Alcanzó la magnitud siete en el visible, midiéndose una temperatura máxima de unos cuatro mil grados kelvin. Hasta entonces, estas temperaturas solamente se habían podido estimar mediante simulaciones.
El 21 de enero de 2019, MIDAS midió la temperatura del primer destello de impacto registrado durante un eclipse lunar. Con una luminosidad máxima equivalente a magnitud visual cuatro, la temperatura máxima medida en este caso fue de unos cinco mil setecientos grados kelvin. Esta vez, además, se realizaron observaciones en tres longitudes de onda diferentes, y pudo establecerse así que la emisión de luz de estos destellos se corresponde con la de un cuerpo negro.

 

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