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Viaje sorprendente al fin de nuestro sistema solar.

Solar System

Créditos de las imagenes: Technion Spokesperson.

El increíble nacimiento de un muñeco de nieve en el borde del sistema solar. Un modelo desarrollado en el Technion, en colaboración con científicos alemanes, explica las propiedades únicas de Arrokoth. Se trata del objeto más distante jamás fotografiado en el sistema solar.

Los resultados del equipo de investigación arrojan nueva luz sobre la formación de objetos similares a asteroides en el borde del sistema solar. Al mismo tiempo nos permiten comprender las primeras etapas de la formación del sistema solar.

Los hallazgos de los investigadores, publicados en la revista Nature, explican las características únicas del “muñeco de nieve”, conocido formalmente como Arrokoth.

Es el objeto captado con imágenes más alejado del sistema solar. Las imágenes fueron tomadas por primera vez el año pasado por New-Horizons.
 
La historia comienza en 2006, cuando se envió la nave espacial robótica New Horizons para examinar, por primera vez, el último planeta del sistema solar, Plutón.

Aún no se había visto de cerca, ni se habían podido estudiar sus características y terreno. Después del lanzamiento, New Horizons fijó su trayectoria hacia Plutón, comenzando un largo viaje que duraría unos 9 años.

Viaje al fin del sistema solar.

Con el fin de no desperdiciar combustible y recursos, la mayoría de sus sistemas fueron “suspendidos” hasta que estuvo cerca de su objetivo Plutón.

Mientras tanto, en la Tierra, la unión astronómica internacional decidió degradar a Plutón, desde su condición de planeta, a un planeta enano. En resumen, la nave espacial robótica New Horizons fue enviada a investigar un planeta.

Se durmió y se despertó para descubrir que Plutón ya no era considerado un planeta. Pero esto no resta importancia a la importancia de la misión. New Horizons proporcionó imágenes espectaculares de Plutón y su luna Charon. Tambien proporcionó información científica invaluable que todavía se está investigando y que probablemente se estudiará durante años.

Estos estudios proporcionarán información importante para comprender la formación del sistema solar, y en particular el Cinturón de Kuiper.

Pero aún hay más en la aventura de New Horizons.

Si bien Plutón es el objeto más grande en los extremos del sistema solar, no es el único.

Más allá de Neptuno, en una región llamada Cinturón de Kuiper,.

Allí hay numerosos objetos similares a asteroides que varían en tamaño desde unos pocos pies hasta miles de millas de objetos grandes.

Las condiciones en esta área son diferentes (y en particular mucho más frías), que su cinturón de asteroides “hermano” en las regiones internas del sistema solar, y los objetos del Cinturón de Kuiper típicamente consisten en materiales helados.

Incluso antes de su llegada a Plutón, se planeó que a la nave espacial New Horizon todavía le quedaran suficientes recursos para poder observar de cerca otro objeto del Cinturón de Kuiper. Se buscaba encontrar un objeto que no estuviera demasiado lejos de la trayectoria original de la nave espacial. .

El 26 de junio de 2014, después de una extensa búsqueda en busca de tales objetos, el telescopio espacial Hubble identificó uno.

Después de esa identificación, el equipo de investigación de New Horizons ha diseñado la trayectoria de la nave espacial para que pase junto al objeto recién encontrado después de completar su misión de mapear a Plutón.

Cinco años después (y cuatro después de su encuentro con Plutón en 2015), New Horizons pasó por el objeto.

El 1 de enero de 2019, la humanidad vió su primer imagen de primer plano de un pequeño objeto del Cinturón de Kuiper. Todo esto gracias a la nave espacial New Horizons que pasaba a solo 3,500 millas de distancia.

Inmediatamente después de la llegada de las primeras imágenes, el objeto del Cinturón de Kuiper (hasta ahora conocido como 2014 MU69) fue apodado “el Hombre de las Nieves”. El motivo: su apariencia única.

Los investigadores de New Horizons inicialmente lo llamaron Ultima Thule (“El borde del mundo” en latín), debido a su ubicación remota en el borde del sistema solar.

Pero el objeto finalmente obtuvo su nombre: Arrokoth, por “cielo” o “nube” en el idioma nativo americano Powhatan.

Las fotos de New Horizons y la información recopilada proporcionaron a la comunidad científica una gran cantidad de información sobre el muñeco de nieve.

Con 30 kilómetros consta de dos lóbulos de diferentes tamaños interconectados con un cuello delgado, que parece ser el producto de dos objetos más pequeños del Cinturón de Kuiper que colisionaron para formar Arrokoth.

Viaje al fin del sistema solar.

Aunque se han propuesto varios modelos para explicar la formación de Arrokoth y sus propiedades peculiares, estos enfrentaron desafíos importantes y no pudieron explicar las características del Hombre de Nieve.

En particular su lenta velocidad de rotación alrededor de sí mismo y su gran ángulo de inclinación. En su artículo de Nature, los investigadores del Technion presentan nuevos cálculos analíticos y simulaciones detalladas que explican la formación y las características de Arrokoth.

“La simple colisión a alta velocidad entre dos objetos aleatorios en el Cinturón de Kuiper los destrozaría. Ya que es probable que estén hechos principalmente de hielo blando”, dijo Grishin.

Por otro lado, si los dos cuerpos orbitaran entre sí en una órbita circular (similar a la luna que órbita la Tierra), y luego lentamente en espiral para acercarse más suavemente y hacer contacto, la velocidad de rotación de Arrokoth habría sido extremadamente alta. Pero la velocidad medida fue en realidad bastante baja con respecto a tales expectativas.

La rotación completa de Arrokoth, “un día”, dura 15.92 horas.

Además, su ángulo de inclinación (relativo al plano de su órbita alrededor del Sol) es muy grande, 98 grados, por lo que casi se encuentra en el lado relativo a su órbita, una característica peculiar en sí misma”.

“Según nuestro modelo, estos dos cuerpos giran uno alrededor del otro, pero debido a que giran juntos alrededor del Sol, básicamente constituyen un sistema triple”, continuó.

La dinámica de tales sistemas triples es compleja y notoriamente conocida. Se sabe que la dinámica de los sistemas triples gravitantes es muy caótica. En nuestro estudio, demostramos que el sistema no se movía de manera simple y ordenada, pero que tampoco se comportaba de una manera totalmente caótica”.

“Evolucionó de tener una órbita amplia y relativamente circular, a una órbita elíptica altamente excéntrica a través de una evolución lenta (secular), mucho más lenta en comparación con el período orbital de Arrokoth alrededor del Sol”. dijo el profesor Perets.

“Podríamos mostrar que tales trayectorias eventualmente conducen a una colisión, que por un lado será lenta, y no aplastará los objetos, pero por otro lado, producirá un objeto de alta rotación, muy inclinado, consistente con las propiedades de Arrokoth”.

“Nuestras simulaciones detalladas confirmaron esta imagen y produjeron modelos que se parecen mucho a la apariencia, rotación e inclinación del hombre de nieve de Arrokoth”, dijo el Dr. Malamud, en conclusión.

Los investigadores también estudiaron cuán robustos y probables son tales procesos. Descubrieron que potencialmente son bastante comunes con hasta el 20% de todos los binarios anchos del Cinturón de Kuiper y que potencialmente evolucionan de manera similar.

Hasta ahora, dijeron los investigadores, no era posible explicar las características únicas de Arrokoth.

Es un resultado contrario a la intuición, pero la probabilidad de colisión en tales configuraciones en realidad aumenta a medida que el binario inicial está más ampliamente separado (pero aún vinculado) y el ángulo de inclinación inicial está más cerca de 90 grados.

“Nuestro modelo explica tanto la alta probabilidad de colisión como los datos únicos del sistema unificado de hoy. Y de hecho predicen que hay muchos más objetos en el Cinturón de Kuiper”, dijo Grishin. De hecho, incluso el sistema de Plutón podría haberse formado a través de un proceso similar. Parecen jugar un papel importante en la evolución de los sistemas binarios y lunares en el sistema solar.

English version available here.

 

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