Por primera vez, se ha detectado un objeto extraviado, parecido a un cometa cerca de la familia de los antiguos asteroides.

Después de viajar varios miles de millones de kilómetros hacia el Sol, un objeto joven extraviado parecido a un cometa que orbita entre los planetas gigantes ha encontrado un lugar de estacionamiento temporal en el camino. El objeto se ha asentado cerca de una familia de antiguos asteroides capturados, llamados troyanos, que orbitan alrededor del Sol junto a Júpiter. Esta es la primera vez que se detecta un objeto parecido a un cometa cerca de la población de troyanos.

El visitante inesperado pertenece a una clase de cuerpos helados que se encuentran en el espacio entre Júpiter y Neptuno. Llamados Centauros, se vuelven activos por primera vez cuando se calientan a medida que se acercan al Sol, y dinámicamente pasan a ser más parecidos a los cometas.

Las instantáneas de luz visible del Telescopio Espacial Hubble de la NASA revelan que el objeto vagabundo muestra signos de actividad de cometa, como una cola, desgasificación en forma de chorros y un coma envolvente de polvo y gas. Las observaciones anteriores del ya retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA dieron pistas sobre la composición del objeto parecido a un cometa y los gases que impulsan su actividad.

“Solo el Hubble pudo detectar características activas similares a cometas tan lejos con tan alto detalle, y las imágenes muestran claramente estas características, como una cola ancha de aproximadamente 643.700 kilómetros de largo y características de alta resolución cerca del núcleo debido a un coma y chorros,” dijo el investigador líder del Hubble, Bryce Bolin, de Caltech en Pasadena, California.

Al describir la captura del Centauro como un evento raro, Bolin agregó: “El visitante tuvo que haber entrado en la órbita de Júpiter en la trayectoria justa para tener este tipo de configuración que le da la apariencia de compartir su órbita con el planeta. Estamos investigando cómo fue capturado por Júpiter y aterrizó entre los troyanos. Pero creemos que podría estar relacionado con el hecho de que tuvo un encuentro algo cercano con Júpiter."

Las simulaciones por ordenador hechas por el equipo de investigación muestran que el objeto helado, llamado P/2019 LD2 (LD2), probablemente se acercó a Júpiter hace unos dos años. Luego, el planeta lanzó gravitacionalmente al visitante descarriado hacia la ubicación coorbital del grupo de asteroides troyanos, adelantando en Júpiter por aproximadamente 403 millones de kilómetros.

El objeto nómada fue descubierto a principios de Junio de 2019 por los telescopios del Sistema de Última Alerta de Impacto Terrestre de Asteroides (ATLAS) de la Universidad de Hawai, ubicados en los volcanes extintos, uno en Mauna Kea y otro en Haleakala. El astrónomo aficionado japonés Seiichi Yoshida informó al equipo del Hubble sobre la posible actividad de un cometa. Luego, los astrónomos escanearon los datos de archivo de Zwicky Transient Facility, una encuesta de campo amplio realizada en el Observatorio Palomar en California, y se dieron cuenta de que el objeto estaba claramente activo en las imágenes de Abril de 2019.

Siguieron con observaciones del Observatorio Apache Point en Nuevo México, que también insinuaron la actividad. El equipo observó el cometa usando Spitzer pocos días antes de la retirada del observatorio en Enero de 2020 e identificó gas y polvo alrededor del núcleo del cometa. Estas observaciones convencieron al equipo de usar el Hubble para observar más de cerca. Con la ayuda de la aguda visión del Hubble, los investigadores identificaron la cola, la estructura de la coma, el tamaño de las partículas de polvo y su velocidad de expulsión. Estas imágenes les ayudaron a confirmar que las características se deben a una actividad relativamente nueva similar a la de un cometa.

Aunque la ubicación de LD2 es sorprendente, Bolin se pregunta si esta "parada en boxes" podría ser una prueba común para algunos cometas con rumbo al Sol. "Esto podría ser parte del camino desde nuestro sistema solar a través de los troyanos de Júpiter hasta el sistema solar interior," dijo.
 

El invitado inesperado probablemente no permanecerá entre los asteroides por mucho tiempo. Las simulaciones por ordenador muestran que tendrá otro encuentro cercano con Júpiter en aproximadamente otros dos años. El enorme planeta arrancará al cometa del sistema y continuará su viaje hacia el interior del sistema solar.

"Lo bueno es que estás capturando a Júpiter lanzando este objeto y cambiando su comportamiento orbital y llevándolo al sistema interno," dijo Carey Lisse, miembro del equipo del Laboratorio de Física Aplicada (APL) de la Universidad Johns Hopkins en Laurel, Maryland. "Júpiter controla lo que sucede con los cometas una vez que ingresan al sistema interno al alterar sus órbitas."

El intruso helado es probablemente uno de los últimos miembros de cometas en ser expulsado de su hogar helado en el Cinturón de Kuiper y en la región del planeta gigante a través de interacciones con otro objeto del Cinturón de Kuiper. Ubicado más allá de la órbita de Neptuno, el Cinturón de Kuiper es un refugio de escombros helados que sobraron de la construcción de nuestros planetas hace 4.600 millones de años, que contiene millones de objetos, y ocasionalmente estos objetos tienen accidentes o colisiones que alteran drásticamente sus órbitas desde el Cinturón de Kuiper hacia el interior de la región del planeta gigante.

Estas reliquias heladas soportan un viaje lleno de baches durante su camino hacia el Sol. Rebotan gravitacionalmente de un planeta exterior a otro en un juego de pinball celeste antes de llegar al sistema solar interior, calentándose a medida que se acercan al Sol. Los investigadores dicen que los objetos pasan tanto tiempo o incluso más alrededor de los planetas gigantes, que los están atrayendo gravitacionalmente.

Ver actividad de desgasificación en un cometa a 748 millones de kilómetros de distancia del Sol (donde la intensidad de la luz solar es 1/25 de la de la Tierra) sorprendió a los investigadores. “Nos intrigó ver que el cometa acababa de comenzar a activarse por primera vez tan lejos del Sol a distancias en las que el hielo de agua apenas comienza a sublimarse,” dijo Bolin.

El agua permanece congelada en un cometa hasta que llega a unos 321 millones de kilómetros del Sol, donde el calor de la luz solar convierte el hielo de agua en gas que escapa del núcleo en forma de chorros. Entonces, la actividad indica que la cola podría no estar hecha de agua. De hecho, las observaciones de Spitzer indicaron la presencia de gas monóxido de carbono y dióxido de carbono, que podrían estar impulsando la creación de la cola y los chorros que se ven en el cometa en órbita alrededor de Júpiter. Estos volátiles no necesitan mucha luz solar para calentar su forma congelada y convertirlos en gas.

Una vez que el cometa sea expulsado de la órbita de Júpiter y continúe su viaje, puede volver a encontrarse con el planeta gigante. "Los cometas de período corto como LD2 encuentran su destino al ser arrojados al Sol y desintegrarse por completo, golpear un planeta o aventurarse demasiado cerca de Júpiter una vez más y ser arrojados fuera del sistema solar, que es el destino habitual", dijo Lisse. "Las simulaciones muestran que en unos 500.000 años, hay un 90% de probabilidades de que este objeto sea expulsado del sistema solar y se convierta en un cometa interestelar."